هدف اصلی از انجام این تحقیق، بررسی مکانیزم تغییرشکل و شکست فیلم نانوکامپوزیت پایه پلی اتیلن تقویت شده با نانوذرات کربنات کلسیم در آزمون فروروی بوده است. به این منظور، لایه های نازک پلی اتیلن خالص و نانوکامپوزیت با 5/2، 5، 5/7 و 10 درصد وزنی نانوذرات کربنات کلسیم، با ضخامت 2/0 میلیمتر به روش قالبگیری فشاری آماده شدند. آزمون فروروی به وسیله دستگاه تست کشش مدل zwick z250، مطابق با استاندارد astmf1306-90 و توسط فرورونده ای با زاویه فروروندگی ?30 ، با سرعت نفوذ mm/min 10 صورت گرفت. به منظور بررسی رفتار پارگی و ناحیه تغییرشکل مومسان ایجاد شده حین آزمون فروروی در نمونه های پلی اتیلنی و نانوکامپوزیت های آن، از میکروسکوپ نوری و برای تعیین مکانیزم های موثر در تغییرشکل و پارگی این نمونه ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج آزمایشات نشان دادند که با افزایش درصد وزنی نانوذرات کربنات کلسیم در نمونه های نانوکامپوزیتی تا 5 درصد وزنی، نیروی لازم برای نفوذ اولیه فرورونده، حداکثر نیروی مقاوم و کار لازم برای ایجاد و اشاعه پارگی افزایش یافت. همچنین، ناحیه تغییرشکل مومسان تشکیل شده در اطراف سوراخ ناشی از نفوذ فرورونده، با افزایش درصد وزنی نانو ذرات پرکننده تا 5 درصد وزنی، افزایش یافت. از طرفی، با افزایش درصد وزنی نانو ذرات به بیش از 5 درصد وزنی، احتمال آگلومره شدن آن ها افزایش یافته و درنتیجه، نیروی لازم برای نفوذ اولیه فرورونده و حداکثر نیروی مقاوم در برابر اشاعه پارگی کاهش یافتند. متناظر با کاهش حداکثر نیروی مقاوم در برابر اشاعه پارگی، نمودار نیرو-جابجایی افت نموده و کار لازم برای ایجاد و اشاعه پارگی کاهش یافت. در نتیجه آگلومره شدن نانوذرات در نمونه های 5/7 و 10 درصد وزنی کربنات کلسیم، ترک حاصل از پارگی به سهولت ایجاد و گسترش یافته و این منجر به کاهش کار لازم برای ایجاد و اشاعه پارگی گردید.

جوشکاری اصطکاکی اختلاطی (fsw) به دلیل ایجاد کرنش و دمای بالا در حین جوشکاری باعث ایجاد یک ریز ساختار تبلورمجدد یافته دینامیکی در ناحیه جوشکاری می شود. پارامترهای گوناگونی روی اندازه دانه های تبلورمجدد یافته موثر هستند. هدف از تحقیق حاضر بررسی اثر ساختار اولیه فلز پایه روی ساختار ناحیه جوش آلیاژهای آلومینیومی جوش کاری شده به روش fsw می باشد. برای این منظور از آلیاژهای آلومینیوم سری 2000 و 5000 که کاربرد گسترده ای در صنایع هوایی و دریایی دارند استفاده شده است. آلیاژ آلومینیوم 2024 در دو شرایط عملیات حرارتی آنیل و پیرسازی مصنوعی(t6) و آلیاژ آلومینیوم 5083 در سه شرایط اولیه آنیل (بدون کارسرد)، 30% و 50% کار سرد تحت فرایند fsw قرار گرفتند. دمای ناحیه جوش آلیاژهای مذکور در حین جوشکاری توسط دستگاه data acquisition ثبت گردید. ریزساختار نواحی گوناگون نمونه های جوشکاری شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) و میکروسکوپ نوری (om) مورد بررسی قرار گرفت. اندازه دانه ها در ناحیه دکمه جوش توسط نرم افزار پردازش تصاویر clemex vision pe-2003 بدست آمد. پروفیل سختی نیز در سطح مقطع عرضی و در جهت عمود بر جهت جوشکاری نمونه ها توسط دستگاه میکروسختی سنجی ویکرز اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهد که ریز ساختار ناحیه دکمه جوش تمام آلیاژها دانه های ریز هم محور ناشی از تبلورمجدد دینامیکی دارند. اندازه دانه ها در ناحیه دکمه جوش برای آلیاژ 2024 در دو شرایط آنیل و پیرسازی مصنوعی شده m? 5/2 و برای آلیاژ 5083 در سه شرایط آنیل،30% و 50% کار سرد تقریباٌ m? 5/5 است، این در حالی است که اندازه دانه ها در فلزات پایه متغییر است. سختی به دست آمده در ناحیه جوش نیز برای هر دو آلیاژ 2024 آنیل و پیرسازی مصنوعی شده hv 120 و برای هر سه آلیاژ 5083 در شرایط کار سرد متفاوت hv80 می باشد

پلی اتیلن یکی از مواد گرمانرم پرکاربرد در صنعت می باشد. به همین دلیل، بررسی رفتار شکست آن از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به بزرگ بودن منطقه ی مومسان تشکیل شده در نوک ترک، استفاده از روش های مکانیک شکست کشسان خطی (lefm) برای توصیف فرایند شکست پلی اتیلن امکان پذیر نیست. در این تحقیق، رفتار شکست پلی اتیلن با چگالی متوسط با استفاده از روش کار ضروری شکست (ewf) ارزیابی شده است. در این روش فرایند شکست با دو پارامتر توصیف و مقداری برای چقرمگی شکست ماده در حالت تنش صفحه ای حاصل می شود. از آنجا که اصلی ترین کاربرد پلی اتیلن، استفاده از این ماده به صورت فیلم می باشد، با استفاده از روش ewf می توان چقرمگی شکست فیلم پلی اتیلن را بدست آورد. همچنین تأثیر نانوذرات کربنات کلسیم، که پرمصرف ترین پرکننده ی مورد استفاده در زمینه ی مواد پلیمری می باشد، بر رفتار شکست پلی اتیلن مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، فیلم پلی اتیلن و نانوکامپوزیت با 1، 5/2 و 5 درصد وزنی کربنات کلسیم، به روش قالبگیری فشاری تولید شد. نمونه های کششی با دو شیار لبه ای عمیق (ddent) از این فیلم ها بریده شدند. طول لیگامنت این نمونه ها (فاصله ی بین دو شیار) در محدوده ی mm 15-5 انتخاب شد. برای هر ماده حداقل 20 نمونه آماده سازی شد. نمونه ها با سرعت ثابت تحت کشش قرار گرفت و منحنی نیرو بر حسب جابجایی برای هر نمونه ثبت شد. پس از انتخاب داده های معتبر برای آنالیز ewf، میزان کار ضروری شکست (we) و کار غیر ضروری شکست (?wp) برای هر ماده محاسبه شد. همچنین با تعیین فاکتور شکل منطقه ی مومسان (?)، میزان کار انجام شده برای تغییر شکل مومسان در واحد حجم ماده (wp) نیز محاسبه شد. مکانیزم های تغییر شکل و شکست پلی اتیلن خالص و نانوکامپوزیت ها با استفاده از میکروسکپ نوری عبوری (tom) و میکروسکپ الکترونی روبشی (sem) ارزیابی و تأثیر آن ها بر هر یک از پارامترهای ewf بررسی شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که افزودن نانوذرات کربنات کلسیم به زمینه ی پلی اتیلن، باعث کاهش کار ضروری شکست (we) می شود. نانوذرات به عنوان نقاط تمرکز تنش عمل می کنند و باعث ایجاد حفراتی در زمینه می شوند که همین امر می تواند کار مورد نیاز برای رشد ترک و ایجاد دو سطح جدید را کاهش دهد. در نتیجه میزان (we) کاهش می یابد. همچنین مشخص شد، کار غیر ضروری شکست (?wp) با افزایش میزان نانوذرات کربنات کلسیم تا 5/2 درصد وزنی افزایش، و به ازای 5 درصد وزنی کاهش می یابد. در حضور نانوذرات منطقه ی مومسان دوگانه در جلوی ترک تشکیل می شود که با اختلاف در شدت سفید شدن ناشی از تنش، از یکدیگر متمایز می شوند. فاکتور شکل منطقه ی مومسان (?) با افزایش درصد وزنی نانوذرات، کاهش می یابد. اما میزان کار تغییر شکل مومسان در واحد حجم (wp) زیاد می شود. بر اساس بررسی های میکروسکپی مشخص شد که مکانیزم غالب تغییر شکل در نمونه های نانوکامپوزیتی، جدایش فصل مشترک ذره و زمینه، تشکیل حفره در زمینه و تغییرشکل زمینه ی پلی اتیلن بین حفرات است که افزایش (wp) را در نمونه های نانوکامپوزیتی توجیه می کند.

امروزه فولادهای دوفازی به طور گسترده ای در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. این فولادها به دلیل نیاز به کاهش وزن و افزایش امنیت در صنعت اتومبیل سازی کاربرد ویژه ای پیدا کرده اند. ریزساختار فولادهای دوفازی شامل ذرات ثانویه ی فاز سخت مارتنزیت، پراکنده در زمینه نرم فریت است. بنابراین به دلیل این ریزساختار کامپوزیتی شکل، رسیدن به ترکیبی عالی از استحکام و چقرمگی در این دسته از فولادها امکان پذیر است. در این رابطه آگاهی از میزان درصد این دو فاز به دلیل اینکه تأثیر مستقیمی روی رفتار مکانیکی فولادهای دوفازی دارند امری مفید است. این آگاهی را می توان به وسیله ی روش غیرمخرب جریان گردابی حاصل نمود. روش جریان گردابی یکی از قدیمی ترین شیوه های آزمون غیرمخرب است ولی جدیدترین کاربرد آن در شناسایی و بررسی های ریزساختاری مواد است. به کمک این آزمون می توان تمام قطعات را در خط تولید، به طور صد در صد و در کم ترین زمان ممکن مورد بررسی قرار داد. اساس این آزمون بر مبنای القای جریان های گردابی درون قطعه استوار است و همان گونه که از نام آن مشخص است این جریان ها درون قطعه ی مورد آزمون الگویی گردابی شکل دارند. در این پژوهش تأثیر درصدهای متفاوت فاز مارتنزیت روی خروجی های آزمون جریان گردابی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از فولادی کم کربن (0.08wt%c) برای تولید فولادهای دوفازی استفاده گردید. فولادهای دوفازی با درصدهای متفاوت فاز مارتنزیت با تغییر در دمای آنیلینگ میان بحرانی تولید شدند. افزایش دمای آنیلینگ میان بحرانی منجر به افزایش درصد فاز مارتنزیت خواهد شد. تغییرات درصد فاز مارتنزیت می تواند پاسخ ماده ی مورد آزمایش را نسبت به آزمون جریان گردابی تحت تأثیر قرار دهد. درصدهای بالاتر مارتنزیت تراوایی یا نفوذ پذیری مغناطیسی فولاد دوفازی را کاهش می دهد. این کاهش نفوذ پذیری منجر به کاهش در خروجی های آزمون جریان گردابی خواهد شد. در نهایت برای یافتن فرکانس بهینه و بدست آوردن دقیق ترین خروجی از آنالیز رگرسیون استفاده شد.همچنین از این روش غیر مخرب به منظور پیش بینی خواص مکانیکی فولاد دوفازی استفاده شد. نتایج بررسی ها نشان داد که آزمون جریان گردابی دقت بسیار بالایی در تعیین درصد فاز مارتنزیت و پیش بینی خواص مکانیکی فولاد دوفازی دارد.

در این تحقیق مراحل تشکیل فاز مارتنزیت در فولاد کم کربن (c09/0~) با اعمال تغییر شکل سرد و انجام عملیات حرارتی بعدی آنیل میان بحرانی و به دنبال آن مرحله کوئنچ در آب، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. ابتدا نمونه های اولیه فولادی با ریزساختار فریتی- پرلیتی به میزان های متفاوت نورد سرد شدند و سپس، در دمایی متعلق به منطقه دو فازی ?(? + ?) برای تولید حدود 20 درصد آستنیت به مدت زمان های مختلف آنیل شدند. نتایج بررسی های ریزساختاری نشان دادند که پس از گذشت زمان معینی در فرایند آنیل میان بحرانی، کلونی های پرلیت در ریزساختار اولیه فولاد به فاز آستنیت تجزیه شده و فاز آستنیت تولید شده در مرحله بعدی کوئنچ در آب به فاز مارتنزیت تبدیل شد. نتایج به دست آمده نشان دادند که با افزایش زمان آنیل میان بحرانی نه تنها میزان بیشتری فاز مارتنزیت در فولاد تولید شد، بلکه مورفولوژی فاز مارتنزیت در ریزساختار نهایی فولاد دچار تغییرات اساسی گردید. با انجام تحلیل تصویری، اندازه ی متوسط جزایر فاز مارتنزیت تولید شده در نمونه های فولاد دو فازی تعیین شد. با توجه به زمان نگه داری نمونه ها در دماهای متفاوت آنیل میان بحرانی، دو اندازه متفاوت جزایر مارتنزیت در نمونه های فولاد دو فازی به دست آمد؛ یعنی زیر 1 میکرون و حدود 5 میکرون. با تحلیل نتایج آزمون کشش مشخص شد که پارامترهای ریزساختاری اندازه دانه فریت، مقدار مارتنزیت، مورفولوژی و چگونگی توزیع مارتنزیت عوامل موثر بر خواص فولاد دو فازی هستند. به طور کلی با افزایش درصد مارتنزیت نمونه های فولاد دو فازی، استحکام افزایش و انعطاف پذیری کاهش یافتند. اما در شرایطی که فاز مارتنزیت توزیع مناسبی از نظر اندازه داشته باشد، فولاد دو فازی انعطاف پذیری بهتری را نشان می دهد. نمونه های با توزیع دوگانه اندازه ذرات ترکیب بهتری از استحکام و انعطاف پذیری را نشان دادند. با تحلیل رفتار کار سختی نمونه ها مشاهده شد که با افزایش مقدار مارتنزیت نرخ کار سختی کاهش پیدا کرده و همچنین سرعت کرنش سختی اولیه با ریز کردن دانه افزایش یافته و در سطوح کرنش بالاتر، تأثیر ریز کردن دانه کاهش می یابد. رفتار تنش- کرنش این فولادها نیز با استفاده از مدل نابجایی برای نمونه های با ذرات ریز و مدل اشلبی برای نمونه های با ذرات درشت، مدل سازی شد. در مورد فولاد با اندازه ذرات دوگانه جهت مدل سازی از هر دو روش مدل سازی استفاده شد. مشاهده شده که بین منحنی های تنش- کرنش بدست آمده از آزمون کشش و منحنی تنش- کرنش مدل شده تطابق خوبی برقرار می باشد.

از آنجایی که چدن ها کاربرد وسیعی در صنعت دارند، تلاش های زیادی در زمینه بهبود خواص ریز ساختاری و مکانیکی آن ها انجام گرفته است مانند افزودن عناصر آلیاژی، انجام عملیات حرارتی متفاوت یکی از جدیدترین روش های استحکام دهی خواص چدن ها، تقویت کردن آن ها با تقویت کننده ی فولادی است. در این تحقیق کامپوزیت های چدن نشکن تقویت شده با سیم فولادی ریخته گری شدند. نمونه ها چدنی ساده و تقویت شده با سیم فولادی در دمای ?900 به مدت 60 دقیقه تحت عملیات حرارتی آنیل کامل قرار گرفتند سپس در دمای ?900 به مدت 60 دقیقه آستنیته شده و در حمام نمک برای دو دمای متفاوت ? 375 و ?400 به مدت 1، 5، 20، 60 و 90 دقیقه نگهداری شده و سپس در آب کوئنچ شدند. نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی بررسی شده و آزمون ضربه چارپی در دمای محیط بر روی نمونه های چدنی ساده و چدن تقویت شده با سیم فولادی در هر دو دمای حمام نمک به مدت 90 دقیقه انجام شد. سختی نمونه ها با استفاده از روش ویکرز محاسبه شد. استحاله مارتنزیتی و بینیتی در سه ناحیه بوجود آمده در کامپوزیت (ناحیه چدنی، ناحیه مرزی و ناحیه فولادی) با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج آزمون ضربه نشان دادند که تافنس ضربه چدن نشکن با وجود سیم فولادی افزایش یافته و عملیات حرارتی آستمپر کردن، تاثیر زیادی بر روی افزایش انرژی ضربه داشت. به علاوه مشاهده شد که در ناحیه مرزی سمت فولاد سختی بالاتر است چرا که کربن از سمت چدن به سمت سیم فولادی نفوذ کرده است.

امروزه کاربرد منیزیم و آلیاژهای آن در صنعت حمل و نقل، به دلیل چگالی پایین و نسبت استحکام به وزن بالا، در حال گسترش می باشد. آلیاژ منیزیم az91 جزو آلیاژهای ریختگی منیزیم است و کاربرد زیادی در صنایع خودروسازی دارد. مهمترین محدودیت استفاده از آلیاژهای منیزیم انعطافپذیری پایین، به علت ساختار کریستالی هگزاگونال و محدود بودن سیستم های لغزشی، می باشد. به طور معمول بر روی آلیاژهای منیزیم عملیات ترمومکانیکی با هدف کاهش اندازه دانه در اثر تبلورمجدد دینامیکی و بهبود همزمان انعطاف پذیری و خواص استحکامی، صورت می گیرد. در میان انواع عملیات ترمومکانیکی، فرایند نورد گرم از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از دلایل این امر می توان به سادگی فرایند، سرعت بالای فرایند و قابلیت تولید ورقه هایی با ابعاد بسیار بزرگ، اشاره نمود. اما عملیات ترمومکانیکی، سبب افزایش مراحل تولید و هزینه ی تمام شده ی قطعات می گردد.از آنجا که پارامترهای متعددی در هنگام عملیات ترمومکانیکی وجود دارد که بر روی ریزساختار نهایی تأثیر می گذارند، اطلاع دقیق از تاثیر هریک از این پارامترها می تواند کمک شایانی در راستای کاهش مراحل عملیات ترمومکانیکی و نیز هزینه های تولیدی داشته باشد. بدین منظور در این پژوهش سعی گردیده که تأثیر هر یک از پارامترهای دمای نورد، سرعت نورد،تعداد پاس نورد و آنیل بین پاسی بر ریزساختار آلیاژ منیزیم az91 مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق، فرایند نورد در دماهای330، 370 و c°410 و با دو سرعت 7 و m/min21 انجام شد. میزان کاهش ضخامت در هر پاس در حدود 10 درصد و میزان کل کاهش ضخامت پس از اعمال 5 پاس، در حدود 40 درصد بود. همچنین در هر مرحله در بین پاس های نورد، نمونه ها به مدت 10 دقیقه در دمای نورد، آنیل شدند. سپس مقطع nd-rdتمامی نمونه ها به کمک میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرارگرفتند. با بررسی نتایج، دما به عنوان مهمترین عامل در فرایند نورد شناسایی گردید. به طوریکه در دمای c°330 میزان تبلورمجدد بسیار اندک بوده اما در دماهای بالاتر، میزان تبلورمجدد افزایش یافته و سبب کاهش اندازه دانه به میزان قابل توجهی شده است. نتایج نشان داد که افزایش سرعت نورد نیز می تواند منجر به کاهش بیشتر متوسط اندازه دانه شود. همچنین مشاهده گردید، که با افزایش تعداد پاس های نورد متوسط اندازه دانه به صورت نمایی کاهش می یابد. علاوه براین به منظور بررسی بیشتر، بافت تعدادی از نمونه ها به کمک اشعه ایکس تعیین گردید که تغییرات ریزساختاری و وقوع تبلورمجدد در نمونه ها را تایید می کند. نتایج نشان داد که در اثر عملیات نوردگرم بافت قاعده ای در نمونه ها به وجود می آید و با افزایش مراحل نورد، تضعیف می گردد.

در این پژوهش تأثیر کار مکانیکی سرد بر رفتار خوردگی حفره ای فولاد زنگ نزن رسوب سخت شونده ی 4-17 در محیط سدیم کلراید بررسی شده است. ابتدا فولاد در دمای 1050 درجه ی سانتی-گراد انحلال سازی شده و سپس، کار مکانیکی سرد به کمک نورد در دمای محیط و در درصدهای کاهش ضخامت 10، 30، 50 و 70 درصد بر روی فولاد اعمال شد. نمونه ی بدون کار سرد نیز برای مقایسه در نظر گرفته شد. ریزساختار فولاد به کمک میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. عملیات پیرسازی در دمای ثابت 480 درجه ی سانتی گراد برای شرایط مختلف نورد انجام شد. مقاومت به خوردگی حفره ای فولاد در شرایط مختلف پس از نورد و پس از پیرسازی (به مدت 1 ساعت) با انجام آزمایش های پتانسیوداینامیک و پتانسیواستاتیک در محلول 5/3% سدیم کلراید و در دمای محیط بررسی شد. از روش های آماری برای نشان دادن تأثیر نورد سرد بر پتانسیل حفره دار شدن فولاد استفاده شد. نقش کار مکانیکی سرد بر شروع خوردگی حفره ای با بهره گیری از روش های ارائه شده در پژوهش های دیگران، شامل شدت جریان، طول عمر، شعاع و حاصل ضرب پایداری حفرات ناپایدار به همراه نرخ جوانه زنی حفرات ناپایدار؛ مطالعه شد. ریزساختار فولاد در شرایط انحلال سازی شامل زمینه ی مارتنزیتی به همراه درصد بسیار کمی فریت دلتا بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی شکست در فصل مشترک آخال ها و زمینه ی نمونه های کار سرد شده را نشان داد. با افزایش تغییر شکل مومسان سرد پیش از پیرسازیفولاد 17-4 phبیشینه ی سختی افزایش یافت. سختی نمونه های کار سرد نشده، 10%، و 30% نورد شده پس از 1 ساعت به بیشینه ی خود رسیده و تا 10 ساعت ثابت ماند. سختی نمونه های 50% و 70% نورد شده به ترتیب پس 1 ساعت و 45 دقیقه به مقدار بیشینه رسیده و پس از 6 و 7 ساعت افت پیدا کرد.نتایج آماری آزمون پتانسیوداینامیک نشان داد که پتانسیل حفره دار شدن فولاد در اثر کار مکانیکی سرد تقریباً تغییر نداشته است. شدت جریان، طول عمر، شعاع و حاصل ضرب پایداری حفرات ناپایدار با افزایش درصد نورد سرد افزایش یافت. ازطرف دیگر، فرکانس وقوع حفرات ناپایدار در اثر کار مکانیکی سرد کاهش پیدا کرد. برآیند این عوامل منجر شده است که پتانسیل حفره دار شدن فولاد زنگ نزن رسوب سخت شونده ی 4-17 در اثر نورد سرد، پیش و پس از عملیات پیرسازی ثابت بماند.

با توجه به مشکل کامپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده با ذرات زیرمیکرون و نانو به علت توزیع و پراکندگی نامناسب که به دلیل نسبت سطح به حجم بالا و ترپذیری کم ذرات در مذاب است و به سادگی باعث آگلمراسیون و خوشه ای شدن ذرات می شود، در این پژوهش از فرایند شکل دهی ثانویه ای استفاده شد تا از این طریق با حصول به ریزساختارهایی با توزیع مناسب تر بتوان از ویژگی های منحصر به فرد کامپوزیت ها استفاده کرد. به این منظور نمونه های کامپوزیتی 3o2al-al با دو اندازه ذره تقویت کننده متفاوت (nm80 و µm3) به دو روش ریخته گری گردابی (sc) و نورد تجمعی (arb) ساخته شدند و پس از آن نمونه های ریخته گری تحت فرایند نورد با کاهش سطح مقطع های مختلف قرار گرفتند و در نهایت اثر فرایند نورد در حین ساخت نمونه های arb و پس از ساخت نمونه های sc از طریق بررسی های ریزساختاری و خواص مکانیکی در آزمون کشش، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این پژوهش اثر فرایند نورد بر توزیع مناسب تر ذرات ، حذف بیشتر عیوب در نمونه های اولیه ساخته شده و افزایش استحکام پیوند ذره با زمینه با افزایش میزان نورد، در هر دو روش را نشان داد. در فرایند sc نمونه های کامپوزیتی تقویت شده با ذرات نانو و میکرونی پس از 90% کاهش سطح مقطع و آنیل کامل، دارای خواص مکانیکی و ریزساختاری مطلوب تری نسبت به نمونه کامپوزیتی تقویت شده با ذرات ریز با همان شرایط شدند و در فرایند arb نمونه تقویت شده با ذرات میکرونی بعد از چهار سیکل به شرایط مطلوب رسید، در حالی که نمونه کامپوزیتی تقویت شده با ذرات نانو پس از شش سیکل نورد ریزساختار و خواص مکانیکی مطلوب تری را نسبت به سیکل های قبلی از خود نشان داد.

در دهه ی اخیر علاوه بر شناسایی ترک و عیوب که شناخته ترین کاربرد آزمون غیر مخرب جریان گردابی می باشد، مطالعات زیادی در زمینه ی شناسایی و بررسی ریزساختاری مواد با استفاده از این روش انجام گرفته است.در این پژوهش، تأثیر فرایند آنیل نمونه های کار سرد شده بر روی خروجی های آزمون جریان گردابی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور،ورق فولادی کم کربن نورد سرد شده تا دمای?575 به مدت زمان های مختلف آنیل شد. سپس آزمون جریان گردابی، ارزیابی های میکروسکوپی، سختی سنجی و آزمون پراش پرتو ایکس بر روی نمونه ها انجام شد.آنیل نمونه های نورد سرد شده موجب تغییر در چگالی و آرایش نابجایی ها و همچنین شکل دانه ها می شود،بنابراین انتظار می رود که پارامترهای خروجی آزمون جریان گردابی در نتیجه ی این فرایند تحت تأثیر قرار بگیرند. نتایج حاصل نشان دهنده ی دقت خوب و قابل قبول روش جریان گردابی در مقایسه با دو روش سختی سنجی و ارزیابی های میکروسکوپی در مرحله ی تبلور مجدد است. اما در مرحله ی بازیابی تنها خروجی های آزمون جریان گردابی و آزمون پراش پرتو ایکس حساسیت خوبی نشان می دهند. همچنین ارتباط خوبی بین خروجی های حاصل از این دو روش در مرحله ی بازیابی بدست آمد.بنابراین با استفاده از این روش می توان با صرف هزینه و زمان کمتر به بررسی دقیق تر ریزساختار نمونه ها حین تحولاتی که در فرایند آنیل نمونه های کار سرد شده اتفاق می افتد پرداخت.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی به دلیل مقاومت به ضربه (چقرمگی) و خوردگی بالایی که دارند در صنایع مختلف کاربردهای وسیعی را به خود اختصاص داده اند، این در حالی است که استحکام آنها نسبتا کم می باشد. برای بدست آوردن ساختاری با استحکام بالا روشهای معمول استحکام بخشی باعث کاهش شدیدی در چقرمگی و خواص خوردگی آنها می گردند، لذا برای حفظ هر دو مولفه استحکام و چقرمگی محققان در دهه اخیر روشهای ترمومکانیکی را معرفی نمودند. در این روشها با بهره گیری از تغییر شکل پلاستیکی و سپس اعمال آنیل مناسب سعی بر نانو ساختار کردن یا فوق ریز دانه نمودن این نوع از فولاد ها می گردد. در این پژوهش با استفاده از یک فرآیند ترمومکانیکی سه مرحله ای و همچنین محاسبه پارامترهای دما، زمان و میزان کرنش مناسب سعی بر دستیابی به ساختاری با اندازه دانه هایی در حدود چند صد نانومتر شده است. برای این منظور فولاد زنگ نزن آستنیتی l 304 در محدوده کرنش 3/2 -69/0 نورد سرد گردید تا ساختاری مارتنزیتی حاصل گردد، سپس در شرایط مختلفی از دما و زمان، آنیل صورت گرفت. نتایج نشان میدهند که دما و زمان مناسب به ترتیب برابر c° 750 و 5 دقیقه می باشد، وابستگی معکوسی نیز بین میزان کرنش و اندازه دانه مشاهده گردید. در بیشترین میزان کرنش اعمالی، اندازه دانه های آستنیت بازگشت یافته در محدوده 500-100 نانومتر بدست آمد. همچنین نتایج نشان می دهند که مورفولوژی آستنیت بازگشت یافته و مکانیزم این بازگشت تحت شرایط اعمال شده کاملا به میزان کرنش وابسته می باشد. مورفولوژی آستنیت بازگشت یافته در کرنش های کم بصورت تیغه ای و در کرنش های زیاد بصورت دانه های هم محور می باشد. برای بررسی اثر تعداد سیکلهای عملیات ترمومکانیکی چند مرحله ای بر اندازه دانه نهایی از سه سیکل استفاده گردید، در نتیجه ارتباط مستقیمی بین اندازه دانه ها و تعداد سیکل های عملیات ترمومکانیکی مشاهد شد. چنانکه با افزایش تعداد سیکل ها (نسبت به نمونه ای که تحت عملیات ترمومکانیکی یک مرحله ای قرار گرفته بود) اندازه دانه ها نیز بزرگتر می گردد این در حالی است که ساختار نهایی به سمت دوگانه شدن اندازه دانه ها پیش می رود.

در این تحقیق میزان تنش درونی در فولاد دوفازی و نیز آلیاژ آلومینیوم 2024 با استفاده از آزمون باشینگر و تحلیل نمودارهای حاصل از آن بررسی شده است. برای ساخت فولاد دو فازی از فولاد اولیه با استاندارد s235j2g3/fe360d1 (din) ساخت شرکت فولاد اسفراین با درصد کربن حدود 2/0 درصد و1 درصد منگنز استفاده شد. از این فولاد پایه سه نوع ریز ساختار دوفازی با عملیات حرارتی و مکانیکی متفاوت حاصل شد. میزان تنش درونی و نیز سهم تنش درونی در رفتار کار سختی برای هریک از این فولاد ها محاسبه و با یکدیگر مقایسه گردید. مشاهده شد که با افزایش اندازه ذرات مارتنزیت در زمینه میزان تنش درونی(?b) کاهش می یابد. در مورد فولاد آنیل شده میزان تنش درونی در مقایسه با فولاد دو فازی بسیار کمتر است. در مورد فولاد دو فازی با مارتنزیت ظریف مشاهده شد که با افزایش میزان کرنش اعمالی، سهم تنش درونی در میزان کار سختی ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد اما در مورد فولاد دو فازی با مارتنزیت درشت یک روند کاهشی مشاهده شد. همچنین تمامی آزمایشات بر روی نمونه آلومینیوم 2024 با شرایط حداکثر سختی (peakaged) و فراپیر سختی (overaged) انجام گرفت. مشاهده شد که در نمونه فرا پیر شده میزان تنش درونی بیشتر است. همچنین سهم تنش درونی در میزان کار سختی در مورد آلومینیوم با حداکثر سختی همانند فولاد دو فازی با مارتنزیت ظریف، یک روند افزایشی و سپس کاهشی با افزایش کرنش اعمالی از خود نشان داد. در مورد آلیاژ فراپیر شده نیز این رفتار یک روند کاهشی را با افزایش کرنش اعمالی نشان داد که همه نتایج با تحقیقات مشابه ارائه شده در مقالات و نیز مراجع مطابقت دارد.

فوم های آلومینیومی به دلیل خواص منحصربفردی هم چون استحکام ویژه ی بالا، مدول کشسان ویژه ی بالا و ظرفیت بالا برای جذب انرژی، می تواند در گستره ی وسیعی از کاربردها جایگـزین سایر مـواد شوند. یکی از مهم ترین و اثـربخش ترین راه های استحکام بخشی فـوم های فلزی، کامپوزیت سازی آن ها با ذرات تقویت کننده، با مدول کشسان بالا مانند ذرات سرامیکی می باشد. فوم al/sic به طور وسیعی در صنایع هوافضا و خودروسازی به عنوان عایق حرارتی استفاده می شود. در این پژوهش، نقش ذرات کاربید سیلیسیم (sic) بر خواص مکانیکی و ریزساختار فوم آلومینیومی مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور فوم کامپوزیتی سلول بسته al/sic با درصدهای مختلف (5/2، 5 و 10 درصد حجمی) به روش ذوبی تهیه گردید. ارزیابی های میکروسکوپی با کمک میکروسکوپ نوری به منظور بررسی مورفولوژی حفرات و ساختار سلولی فوم ها انجام گرفت. همچنین آزمون های خمش سه نقطه ای و فشارتک محوری، روی نمونه های استاندارد انجام شدند. جهت بررسی سازوکارهای جذب انرژی در این نمونه ها، ترک خمشی ایجاد شده با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ارزیابی های میکروسکوپی نشان دادند که با افزایش درصد ذرات sicاندازه سلول کاهش، ضخامت دیواره سلول ها افزایش ومساحت منطقه پلاتو کاهش یافته است. نتایج آزمون خمش و فشار نشان دادند که استحکام این فوم ها با افزایش درصد حجمی ذرات sic به طور پیوسته افزایش نمی یابد و یک مقدار بهینه دارد که sic5% است. همچنین با افزایش نرخ کرنش استحکام خمشی و فشاری افزایش، اما کرنش شروع رشد ترک و کرنش چگالش کاهش یافتند. سازوکارهای انحراف ترک، شکل گیری ریزترک، شکل گیری حفره اطراف ترک، تکرار تشکیل حفرات، شاخه ای شدن ترک، توقف ترک و شروع مجدد آن در مسیر رشد ترک خمشی دیده شدند.

آلیاژهای قلع در شرایط کاری دمای نسبی بالا و تحت شرایط خستگی ترمومکانیکی استفاده می شوند و در نتیجه نقش مهمی را در اتصالات رسانا دارند. لحیم های از جنس مواد مرکب بدلیل بهبود شرایط کاری و نقش آنها در صنایع الکترونیکی توسعه یافته اند، تقویت کننده های در ابعاد نانو برای تأثیر بالایی که در بهبود استحکام دارند با توجه به پراکندگی آنها در مرزدانه و محدود کردن لغزش مرزدانه استفاده می شوند. اخیراً، استفاده از ذرات نانو تقویت کننده در تولید آلیاژ پایه قلع در صنایع بسته بندی الکترونیکی توسعه یافته است. در این تحقیق ماده مرکب با زمینه قلع و ترکیب sn-zn (آلیاژ یوتکتیک) تقویت شده با نانو ذرات sic به روش ریخته گری و اختلاط مکانیکی تولید گردید، سپس تأثیر ذرات تقویت کننده بر روی سختی، استحکام، دمای ذوب و چقرمگی مواد مطالعه شد. بدین طریق که نانو کامپوزیت sn/sic و sn-zn/sicبا درصد های مختلف sic (05/0، 1/0، 15/0 و 2/0 درصد وزنی) تولید و نمونه های استاندارد کشش تهیه گردیدند. آزمون کشش با نرخ کرنشs-1 002/0 و سختی سنجی (ویکرز) بر روی کلیه نمونه ها انجام پذیرفت. به منظور تعیین نقش نانو ذرات بر روی رفتار حرارتی قلع و آلیاژ یوتکتیک sn-znآزمون آنالیز اختلاف حرارتی انجام گرفت. نتایج آزمون کشش بیانگر بهبود خواص مکانیکی از جمله استحکام کششی، تنش تسلیم و مدول یانگ sn و sn-zn در حضور نانو ذرات sic می باشد. افزودن نانو ذرات در ابتدا استحکام را بهبود بخشیده و در درصد های بالاتر نانو ذره، باعث کاهش استحکام ماده مرکب خواهد شد. ریز ساختار ماده مرکب به کمک میکروسکوپهای نوری و الکترونی روبشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و نتایج با تحقیقات سایر محققان مقایسه شده است. در ادامه نمونه های خمش سه نقطه ای برای آزمون چقرمگی شکست انتگرالj آماده شده و مقادیر آن با توجه به محاسبات بدست آمده است. این مقادیر با افزایش درصد نانو ذرات افزایش می یابند.

قلع جزء فلزات نرم است و تغییر فرم پلاستیک نوک ترک در این ماده گسترده می باشد. برای بدست آوردن چقرمگی شکست مواد نرم از روش های مکانیک شکست کشسان- مومسان استفاده می شود. روش های مرسوم برای بدست آوردن چقرمگی شکست مواد نرم مانند انتگرال j نیاز به ساخت نمونه هایی با ابعاد بزرگ دارد. یکی از روش های اندازه گیری چقرمگی شکست مواد نرم، روش کار ضروری شکست می باشد که نسبت به سایر روش ها مانند انتگرال j مزایایی چون آسان تر بودن روش آزمون و همچنین استفاده از نمونه هایی با ضخامت بسیار کمتر دارد. نمونه آلیاژی روی- قلع و نمونه های کامپوزیتی با اضافه کردن درصدهای مختلف وزنی نانو ذرات اکسید قلع به آلیاژ مورد نظر ( 1/0 ، 2/0 و 5/0 درصد وزنی)، تولید و در ابعاد مورد نظر برش زده شد و تحت آزمایش کشش قرار گرفت. با اندازه گیری سطح زیر نمودار نیرو- جابجایی ، کار ضروری شکست که عرض از مبدا این نمودار می باشد برای نمونه های مختلف تعیین گردید و با اندازه گیری شیب نمودار مقدار کار غیر ضروری شکست محاسبه شد. افزودن نانو ذرات اکسید قلع به زمینه آلیاژی قلع- روی باعث افزایش استحکام و کاهش تغییر فرم پلاستیک گردید. افزودن نانو ذرات اکسید قلع باعث افزایش کار ضروری شکست شد و کار غیر ضروری شکست را کاهش داد .

آلیاژهای منیزیم کار شده اگرچه خواص مکانیکی بهتری نسبت به آلیاژهای ریختگی دارند، هنوز هم به دلیل شکل پذیری ضعیف منیزیم، کاربردهای آنها محدود می باشد. این نتیجه ی ساختار هگزاگونال فشرده منیزیم می¬باشد که در آنها لغزش در دستگاه لغزش شامل صفحات اصلی (0001) و جهت 20¯11 اتفاق می افتد. روش های متعددی برای بهبود عملکرد آلیاژهای کار شده مانند کاهش اندازه دانه، فعال سازی لغزش های غیرقاعده ای به وسیله آلیاژسازی و تضعیف بافت با استفاده از عناصر نادر خاکی و همچنین استرانسیم وجود دارد. به طور معمول بر روی آلیاژهای منیزیم فرایند ترمومکانیکی با هدف کاهش اندازه ی دانه در اثر تبلورمجدد دینامیکی و بهبود همزمان انعطاف پذیری و خواص استحکامی صورت می گیرد. همچنین، استرانسیم ریزدانگی در آلیاژهای منیزیم و آلومینیم را ثابت کرده است. در آلیاژهای منیزیم استرانسیم دار، رسوبات mg-al-sr تشکیل شده است که می توانند تبلورمجدد در طی تغییرشکل داغ را تحت تأثیر قرار دهند. در این تحقیق، رفتار کارداغ آلیاژ az80 توسط مقادیر مختلف استرانسیم مورد ارزیابی قرار گرفت. فرایند فشارداغ بر روی نمونه¬ها در محدوده دمایی 250c -450 c تحت نرخ کرنش های0/001-1 s-1 تا کرنش نهایی 0/6 انجام شد. برای شناخت عمیق تر مکانیزم های حاکم بر تغییرشکل داغ، ریزساختار نهایی تغییرشکل یافته توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نمودار های تنش– کرنش حقیقی نشان داد که با افزایش کرنش، ابتدا تنش سیلان افزایش و پس از رسیدن به تنش پیک کاهش یافته و سپس به حالت پایدار می رسد. در حقیقت تغییرات تنش به فعالیت پدیده های کارسختی و کارنرمی نسبت داده می¬شود. علاوه¬براین با افزایش دما و کاهش نرخ کرنش سطح تنش سیلان کاهش یافته و از میزان تنش و کرنش پیک کاسته می شود. این موضوع به افزایش فعالیت مکانیزم¬های کارنرمی با افزایش دما و در نتیجه ترمیم گسترده ریزساختار نسبت داده می شود. همچنین، مشاهده شد که افزایش مقدار استرانسیم روی تنش و کرنش پیک تأثیر می¬گذارد. با افزایش مقدار کمی استرانسیم، تنش پیک ( σmax) به دلیل تخلیه آلومینیم از محلول جامد کاهش یافته و سپس با افزایش مقدار استرانسیم، به دلیل افزایش مقدار رسوب mg-al-sr به یک مقدار قابل توجهی، تنش پیک افزایش می¬یابد. همچنین، کرنش پیک (εp) در مقادیر کم استرانسیم به دلیل تسریع سینتیک تبلورمجدد دینامیکی کاهش می یابد و با افزایش مقدار استرانسیم، به دلیل افزایش غلظت استرانسیم در محلول جامد که منجر به قفل شدن مرزدانه ها و تعویق تبلور مجدد می شود، افزایش می یابد.

با توجه به محدودیت شکل پذیری منیزیم در دماهای پایین، فرایندهای تغییر شکل گرم به عنوان روش اصلی در تولید قطعات صنعتی از آلیاژهای منیزیم به کار گرفته می شوند و همین امر منجر به بالا بودن هزینه های تولید قطعات از جنس آلیاژهای منیزیم شده است. بنابراین دست یافتن به درک صحیحی از تحولات ریزساختاری آلیاژها در حین تغییر شکل گرم به صورت تابعی از متغیرهای فرایندی، می تواند کمک شایانی به کنترل بهتر و طراحی صحیح تر و نتیجتاً کاهش هزینه های فرایند شکل دهی نماید. از این رو در این پژوهش با به کارگیری آزمون فشار گرم، اثر پارامترهای ترمومکانیکی بر رفتار سیلان آلیاژ az80 که یکی از پرکاربردترین آلیاژهای منیزیم است، مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین از آن جا که به منظور داشتن همزمان دو خاصیت استحکام بالا و انعطاف پذیری مناسب، ریزدانگی عاملی کلیدی در تولید آلیاژهای منیزیم است لذا، در این پژوهش عنصر نادر خاکی سریم به همراه لانتانیم، با هدف بهبود ریزساختار آلیاژ az80 به آن افزوده شده است و با مقایسه ی رفتار سیلان آلیاژ az80 و دو آلیاژ حاوی 5/0 و 2 درصد عناصر نادر خاکی، تاًثیر این عناصر بر فرایند ترمیم دینامیکی آلیاژ az80 مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور آزمون فشار گرم در دماهای 250، 300، 350، 400 و450 درجه ی سانتیگراد و با چهار نرخ کرنش متوسط s^(-1)001/0، 01/0، 1/0 و 1، تا کرنش کل 6/0، بر روی سه آلیاژ az80، az80+0.5re و az80+2re انجام شده است. سپس نمونه ها در جهت فشار برش زده شده وتصویربرداری توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی از مقطع برش زده شده صورت گرفته است. بررسی نتایج به دست آمده بیانگر این است که افزایش دما و نیز کاهش نرخ کرنش، سبب کاهش مقدار تنش پیک در نمودارهای تنش سیلان شده و دما مهم ترین عامل موثر بر مقدار کسر تبلور مجدد دینامیکی در سه آلیاژ مورد مطالعه است. همچنین مقایسه ی نمودارهای تنش سیلان در سه آلیاژ az80، az80+0.5re و az80+2re نشان داده است که در دماهای پایین تغییر شکل (c° 250 و c° 300) افزودن عناصر نادر خاکی به آلیاژ az80 و افزایش مقدار آن ها سبب کاهش تنش و کرنش پیک شده است. اما در دماهای بالای تغییر شکل (c° 400 و c° 450) تبلور مجدد دینامیکی در آلیاژ az80 حاوی عناصر نادر خاکی نسبت به آلیاژ az80، در کرنش های بالاتری آغاز شده است، با این وجود بررسی تصاویر میکروسکوپ نوری در کرنش 6/0، در این دو دما نشان داده است که مقدار کسر تبلور مجدد دینامیکی در آلیاژ az80+2re نسبت به آلیاژ az80+0.5re بیشتر است که بیانگر سینتیک بیشتر انجام تبلور مجدد دینامیکی در آلیاژ az80+2re در این دو دما می باشد. همچنین بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داده است که رسوب گذاری دینامیکی فاز گاما (mg17al12) در نرخ کرنش ? s?^(-1)01/0 و دمای c°300 برای سه آلیاژ اتفاق افتاده است و مقدار این رسوبات ریز که مانع رشد دانه های تبلور مجدد یافته می شوند، در آلیاژ az80 بیشتر است و با افزایش مقدار عناصر نادر خاکی، رسوب گذاری دینامیکی کاهش یافته است.

در این تحقیق تغییرات ریزساختار ناشی از کرنش در فولاد زنگنزن آستنیتی aisi304 با استفاده از روشهای غیرمخرب بارکهازن و جریانگردابی بررسی شده است. برای این- منظور نمونههای کششی در مقادیر مختلف کرنش کشیده شدند. مقادیر مارتنزیت با استفاده از آنالیز تصاویر متالوگرافی و روش xrd تعیین شدند. تصاویر متالوگرافی و نتایج xrd با افزایش کرنش افزایش مقدار مارتنزیت را نشان میدهند. خروجیهای ولتاژ نرماله، هارمونیک اول و امپدانس نرماله از روش جریان گردابی به صورت خطی با افزایش مارتنزیت افزایش مییابند. افزایش فاز فرومغناطیس مارتنزیت باعث افزایش در نفوذپذیری مغناطیسی و درنتیجه خروجیهای جریان گردابی میشود. در بین این خروجیها، هارمونیک اول به دلیل حذف سیگنالهای مزاحم، قدرت تفکیک بهتری را نشان داد. اثر افزایش فرکانس بر خروجی امپدانس نرماله بررسی شد. با افزایش فرکانس، مقدار این خروجی به دلیل افزایش بیشتر جریانگردابی و درنتیجه غلبه اثر هدایت الکتریکی بر این خروجی، کاهش پیدا میکند. ولتاژ rms ، ارتفاع بیشینه و پهنا در نصف ارتفاع) fwhm ( منحنی اثر انگشت، از خروجیهای روش بارکهازن برای تعیین مقدار مارتنزیت استفاده شدند. افزایش مارتنزیت باعث افزایش کسر حجمی دیوارهی حوزههای مغناطیسی و منابع تولید سیگنالهای بارکهازن میشود درنتیجه، باعث افزایش خروجیهای این روش میگردد. روش بارکهازن علاوه بر مقدار مارتنزیت به ریختشناسی مارتنزیت نیز وابسته است. در کرنشهای کم بستههای مارتنزیت کوچک و پراکنده میباشند، در این حالت فعالیت حوزههای مغناطیسی تنها محدود به این دانههای کوچک است. با افزایش کرنش، دانههای مارتنزیت درشتتر شده و به هم میرسند که باعث میشود دیواره حوزههای مغناطیسی دامنهی حرکتی بیشتری داشته باشند و بتوانند به مارتنزیتهای مجاور نیز وارد شوند و سیگنالهای بارکهازن بیشتر و با گستردگی بیشتر نیروی مغناطیسی اعمالی، متصاعد کنند. بنابراین، افزایش همزمان مقدار و اندازهی بستههای مارتنزیت باعث میشود rms و fwhm با شیبی فزاینده، افزایش یابند. ارتفاع بیشینه با مقدار مارتنزیت، با شیبی کاهنده، افزایش مییابد که علت آن به تغییرات فصل مشترک آستنیت و مارتنزیت با افزایش مارتنزیت نسبت داده شد.

فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی به دلیل خواص مکانیکی خوب آن ها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، اما برای دست یابی به خواص بهینه در کاربردهای ویژه ای همانند صنایع نفت و پتروشیمی و صنایع هوا فضا، نیاز به تحقیقات گسترده ای برای بهبود کاربردی آن ها نیاز است. عملیات حرارتی یکی از مناسب ترین روش ها برای رسیدن به این هدف محسوب می شود. به کارگیری این فولادها در کاربردهای صنعتی مستلزم انتخاب صحیح پارامترهای عملیات حرارتی می باشد. خواص فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی به شدت متأثر ترکیب شیمیایی زمینه، به خصوص میزان کربن و کروم، بعد از عملیات حرارتی می باشد. در نتیجه فرآیند حل شدن کاربیدها در حین گرمایش و رسوب آن ها در هنگام سرد شدن، نقش عمده ای بر خواص فولاد ایفا می کند. به همین منظور تأثیر دمای آستنیته و دمای تمپر بر ریز ساختار و خواص مکانیکی فولاد aisi 410 به عنوان فولاد پایه زنگ نزن مارتنزیتی مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور درک بهتر و دقیق تر ریز ساختار و خواص مکانیکی فولاد مذکور در شرایط مختلف عملیات حرارتی و تعیین سیکل بهینه، رژیم های مختلف عملیات حرارتی بر روی فولاد aisi 410 اعمال گردید. مطالعات انجام شده نشان داد مناسب ترین سیکل عملیات حرارتی شامل دمای آستنیته در محدوده c°1010 و تمپرینگ فولاد در محدوده c°760-700 می باشد. با توجه به این که یکی از عمده کاربردهای فولاد مورد نظر به عنوان شیرهای سرچاهی است، لذا باید از چقرمگی بالایی برخورداد باشد. به همین منظور تست ضربه در دمای c°18- انجام پذیرفت. نتایج نشان می دهد رسوب کاربیدهای ریز به جای کاربیدهای (که موجب سختی ثانویه فولاد می گردد)، در زمینه فریتی و درون تیغه های مارتنزیت تمپر شده و کاهش عناصر مضر چون فسفر از درون مرز دانه سبب افزایش چقرمگی فولاد مورد نظر در این محدوده دمایی شده است.

?در سال های اخیر مطالعات زیادی بر روی رفتار تغییر شکل گرم و ریز ساختار آلیاژهای منیزیم انجام شده است. دلیل انجام آن ها، افزایش کاربرد آلیاژهای منیزیم می باشد. در تحقیق حاضر تأثیر افزودن عناصر نادر خاکی (la30 % + ce20%) بر روی ریز ساختار و رفتار کارگرم آلیاژ mg-4zn مورد بررسی قرار گرفته است. با مقایسه ی نقشه فرآیندی آلیاژ mg-4zn و آلیاژ حاوی 0/5 درصد عناصر نادر خاکی (la30 % + ce20%)، تأثیر این عناصر بر کارپذیری آلیاژ mg-4zn مورد بررسی قرار گرفته است. نقشه فرآیندی براساس مدل ماده دینامیک رسم می شود. در این مدل، ماده به عنوان یک اتلاف کننده توان در نظر گرفته می شود و تغییرات اتلاف توان با دما و نرخ کرنش، نقشه سه بعدی اتلاف توان را ارائه می دهد. بدین منظور آزمون فشار گرم در محدوده دمایی 450-250 و نرخ کرنش s-1 1-001/0 ، تا کرنش کل 6/0، انجام شده است. مقادیر حساسیت به نرخ کرنش (m)، بازده اتلاف توان (?)، و پارامتر ناپایداری (?) بر پایه داده های بدست آمده از آزمون فشار گرم محاسبه شده اند. سپس نمونه ها در جهت فشار برش زده شده و تصویر برداری توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی از مقطع برش زده شده صورت گرفته است. بررسی نتایج بدست آمده بیانگر این است که افزایش دما و نیز کاهش نرخ کرنش، سبب کاهش مقدار تنش پیک در نمودارهای تنش سیلان شده است. همچنین افزودن عناصر نادر خاکی سبب کاهش تنش و کرنش پیک و تسریع تبلورمجدد شده است. همچنین افزودن عناصر نادر خاکی سبب ایجاد رسوبات پایدار mg-zn-re شده است. که این امر منجر به فعال شدن مکانیزم تبلورمجدد متأثر از ذرات شده است. بنابراین در اثر افزودن عناصر نادرخاکی، کاهش اندازه دانه تبلورمجدد و افزایش کارپذیری مشاهده می شود.

امروزه استفاده ازسیگنال مغناطیسی بارک هاوزن به عنوان یک آزمون غیرمخرب برای بررسی ویژگی-های متالورژیکی در مواد فرومغناطیس جایگاه ویژه ای پیدا کرده است. سیگنال بارک هاوزن نوعی سیگنال مغناطیسی است که در اثر پرش برگشت ناپذیر دیواره های حوزه های مغناطیسی در مواد فرومغناطیس بوجود می آید. این سیگنال با توجه به ماهیت خود تحت تأثیر عوامل متالورژیکی مختلفی می باشد. یکی از این عوامل، تغییرات ریزساختاری حاصل از تغییرشکل مومسان است. اثر متقابل مرزدانه و دیواره حوزه های مغناطیسی که یک عامل ریزساختاری است، با استفاده از سیگنال بارک-هاوزن قابل بررسی است. در این پژوهش با اعمال کار سرد، تغییرشکل مومسان و انجام فرایند آنیل در محدوده دمایی 500 تا oc570 به بررسی اثر شروع و پایان تبلور مجدد بر سیگنال مغناطیسی بارک هاوزن در یک فولاد ساده کربنی پرداخته شده است. با پردازش منحنی های اثرانگشت، کمیت-های بیشینه ارتفاع منحنی، پهنای پیک در نصف بیشینه ارتفاع و موقعیت میدان بررسی شد. نتایج نشان داد که بیشینه ارتفاع منحنی ها با افزایش زمان آنیل، تا شروع تبلور مجدد کاهش یافته و سپس با شروع تبلورمجدد ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. تغییرات مشابه برای پهنای پیک مشاهده شد که تأییدی بر نتایج بدست آمده است. با بررسی کمیت موقعیت میدان این نتیجه بدست آمد که این کمیت با افزایش زمان آنیل، کاهش می یابد که دلیل آن تأثیر عوامل قفل کننده در حرکت دیواره حوزه های مغناطیسی می باشد. بررسی تغییرات درصد تبلورمجدد و تغییرات سختی با موقعیت میدان نشان داد مقدار موقعیت میدان با افزایش درصد تبلور مجدد افزایش یافته و موقعیت میدان با افزایش مقدار سختی کاهش می یابد. نتایج حاصل نشان داد که سیگنال بارک هاوزن می تواند به عنوان یک روش غیر مخرب در تعیین وقوع تبلورمجدد در فولاد بکار رود.

عملیات تغییر شکل گرم دو مرحله¬ای در دمای بالا، از جمله فرآیندهای ترمومکانیکی محسوب می¬شود که از اهمیت فراوانی برخوردار است. این فرآیندهای نرم شدن استاتیکی می¬تواند ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد را نیز تحت تأثیر قرار دهد که در فولادهای زنگ¬نزن بسیار رایج می¬باشد و باعث دست¬یابی به خواص مطلوبی از جمله استحکام بالا در کنار انعطاف پذیری مناسب گردد. در نتیجه در این پژوهش سعی شد تا با کنترل پارامترهای موثر، رفتار تغییر شکل دو مرحله¬ای فولاد زنگ نزن مارتنزیتی b4n16ch09 مورد بررسی قرار گیرد. بدین منظور ابتدا آزمون فشار گرم تک مرحله¬ای جهت تعیین کرنش بحرانی وقوع تبلور مجدد دینامیکی در دماهای ℃ 850 ، ℃ 950 و ℃ 1100 با نرخ کرنش1-s 0/1 و کرنش 0/8 انجام شد. سپس آزمون فشارگرم دو مرحله¬ای در نرخ کرنش و دماهای فوق اما کرنش اولیه کمتر از کرنش بحرانی تبلور مجدد دینامیکی صورت پذیرفت. در آزمایش¬های ذکر شده، از دو فولاد با اندازه دانه آستنیت اولیه مختلف µm 96 و µm 161 و زمان¬های بین مرحله¬ای 2/5، 10، 25 و 60 ثانیه استفاده شد و در نهایت علاوه بر بررسی ریزساختاری برخی از نمونه¬ها توسط میکروسکوپ نوری، مکانیزم جوانه زنی و رشد دانه¬های حاصل از تبلور مجدد و سینتیک تبلور مجدد استاتیکی فولاد زنگ¬نزن مارتنزیتی b4n16ch09 به¬کمک تعیین تجربی هریک از متغیرهای فرآیند و با استفاده از تئوری¬ها و روابط موجود به¬دست آمد.

: فولادهای دوفازی یکی از مهمترین فولادهای کم آلیاژی استحکام بالا هستند. توسعه این فولادها، براساس نیاز به فولادهای استحکام بالای جدید بدون کاهش در شکل پذیری و افزایش هزینه بوده است .عملیات حرارتی بین بحرانی ساده ترین راه است تا فولادهای کم آلیاژ کم کربن به فولادهای دوفازی با ترکیب استحکام انعطافپذیری عالی ارتقا یابند. به منظور بهبود خواص فولادهای دوفازی فریت-مارتنزیت، یکی از نگرش ها، نگرش اصلاح ریزساختار با تغییرشکل شدید و عملیات حرارتی مناسب در منطقه بین بحرانی مربوط به آن می باشد. آهنگری چندمحوری نیز یکی از روشهای اعمال کرنش زیاد به مواد حجمی است و می تواند از روش های بسیار موثر در رسیدن به مواد با اندازه دانه های بسیار ریز باشد. تحقیق حاضر به بررسی ریزساختار و تشکیل آستنیت در فولاد ساده کربنی حاوی منگنز در دو حالت بدون تغییرشکل و تغییرشکل گرم با فرایند آهنگری چندمحوری در کرنشهای مختلف می پردازد. همچنین فولادهای دوفازی فریت مارتنزیت در کرنش های متفاوت با آهنگری چندمحوری در حالت گرم تولید و پارامترهای میکروساختاری شان با یکدیگر مقایسه می شود. بررسی ریزساختاری و تشکیل آستنیت با آنیل بین بحرانی در دمای ثابت ?c 47 با زمان های مختلف با استفاده از میکروسکوپ sem انجام شد. تصاویر ریزساختاری sem با استفاده از نرم افزار mip مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. آزمایش فشار برای فولادهای آهنگری چندمحوری شده در حالت گرم در کرنش های مختلف و فولادهای دوفازی تولیدشده از کرنش های مختلف انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش کرنش در مراحل بالاتر از آهنگری چندمحوری، لایه-های سمنتیت و دانه های فریت ریزتر شدند. در فولاد بدون تغییرشکل، تشکیل آستنیت در سه مرحله: الف - تشکیل آستنیت از مرز بین فریت و کلونی پرلیت و رشد در جهت کلونی، ب -تشکیل آستنیت در مرزدانه های فریت به دور از کلونی پرلیت و ج- توزیع یکنواخت آستنیت در کل مرزدانه های فریت رخ می دهد اما در نمونه ی آهنگری چندمحوری شده در حالت گرم، تشکیل آستنیت در سه مرحله: الف- تشکیل آستنیت در مرزدانه های فریت درون توده فریت سمنتیت کروی شده، ب- تشکیل آستنیت در مرزدانه های فریت به دور از توده فریت سمنتیت کروی شده و ج- انحلال نهایی سمنتیت، رخ می دهد. همچنین با افزایش کرنش در تعداد پاس بالاتر maf ، اندازه ذرات مارتنزیت و دانه های فریت در فولاد دوفازی، ریزتر شدند و کسر حجمی مارتنزیت افزایش یافت. استحکام تسلیم فشاری با افزایش تعداد پاس هم برای فولادهای دوفازی و هم برای فولادهای آهنگری چندمحوری شده در حالت گرم افزایش می یابد. کارسختی اولیه فولاد آهنگری چندمحوری شده از فولاد دوفازی و فولاد دوفازی از فولاد فریتی پرلیتی بیشتر است.

در این تحقیق، تحول ریزساختاری یک فولاد کم کربن با استفاده از فرایند آهنگری چند محوری (maf)، موردمطالعه قرارگرفته است. نمونه ها در هر پاس در شرایط کرنش صفحه ای تغییر شکل یافته-اند. هندسه نمونه و میزان کاهش ارتفاع در هر پاس maf به نحوی انتخاب شده است که با چرخش نمونه، ابعاد اولیه آن حفظ می شود. قبل از تغییر شکل، نمونه ها به مدت 50 دقیقه در دمای c?500 نگه داری شده اند. نمونه های فولادی تا 16 پاس آهنگری چند محوری و کرنش برابر با 8/12 تغییر شکل یافته اند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داده است که با افزایش کرنش آهنگری چند محوری، کروی شدن سمنتیت به طور چشمگیری تسریع شده است و لایه های سمنتیت پرلیتی به ذرات بسیار ریز کروی حدود 4/0-02/0 میکرومتر تبدیل شده اند. پس از 4 پاس تغییر شکل شدید نمونه ها، کروی شدن سمنتیت فقط در محل کلونی های پرلیت اولیه محدودشده است ولی پس از 16 پاس maf، کروی شدن سمنتیت در تمام ریزساختار رخ داده است. اندازه دانه فریت در اثر تغییر شکل مومسان شدید از مقدار اولیه 19 میکرومتر به کمتر از 7/0 میکرومتر کاهش یافته است. استحکام تسلیم و سختی در پاس های مختلف آهنگری چند محوری به دست آمده است و با افزایش کرنش در مراحل اولیه maf به سرعت افزایش یافته اند. پس از 4 پاس maf، استحکام تسلیم و سختی در نمونه آهنگری شده به ترتیب حدود 6/2 و 3/2 برابر افزایش یافته اند.

فرآیند گرافیت¬زایی در آلیاژهای آهنی به تجزیه فاز نیمه پایدار سمنتیت به فازهای پایدارتر گرافیت و فریت اطلاق می¬گردد. در فولادها این استحاله از حالت جامد و تحت تاثیر فرآیند نفوذ، در محدوده دمایی ºc 600 تا ºc 700 انجام می¬گیرد. تجزیه فاز سخت سمنتیت به فاز نرم گرافیت در کنار خاصیت خود روغن¬کاری این ماده، بهبود مقاومت سایشی و قابلیت ماشین¬کاری را در فولادهای گرافیت¬زایی شده بدنبال دارد. علاوه بر این فولادهای گرافیت¬زایی شده می¬توانند به عنوان جایگزینی برای فولادهای حاوی سرب و گوگرد که به لحاظ زیست محیطی مضر هستند، مطرح شوند. در فولاد¬های تجاری رایج به دلیل حضور عناصر آلیاژی کروم و منگنز، گرافیت¬¬زایی مستلزم سپری نمودن زمان طولانی است که از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست. لذا جهت کاهش زمان استحاله در این فولادها، از عناصر سیلیسیم و آلومینیم بهره گرفته می¬شود که در این تحقیق نحوه تاثیر برخی از این عناصر توسط نرم¬افزارهای ترمودینامیکی موجود مورد آنالیز کمی قرار گرفته است. از دیدگاه سینیتیکی نیز گرافیت¬زایی از ساختار های اولیه مارتنزیتی و کارسرد شده، باعث کاهش زمان این استحاله فازی می¬شود که نقش ساختار اولیه مارتنزیتی در فرآیند گرافیت¬زایی فولاد هایپریوتکتویید تجاری توسط آزمون¬های دیلاتومتری، تصاویر میکروسکوپ نوری بررسی شده است و به کمک نرم¬افزارهای آنالیز عددی، تبعیت سینیتیک استحاله گرافیت¬زایی از معادله johnson–mehl–avrami تایید و نمودار دما-زمان مربوطه ترسیم شده است. در ادامه تاثیر آلیاژسازی فولاد هایپریوتکتویید ریخته¬گری شده بر مورفولوژی، نحوه توزیع و ابعاد ذرات گرافیت در قیاس با فولادهای تجاری به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز edx بررسی شده است. همچنین برای اولین بار، با انجام فرآیند آستنیته کردن مجدد فولاد هایپریوتکتویید گرافیت¬زایی شده تحت شرایط آستنیته و سرد کردن کنترل شده ضمن حفظ ذرات گرافیت، زمینه فریتی فولاد گرافیت¬زایی شده به انواع دیگر تغییر داده شده است که تغییرات چشمگیر در سختی و ریزساختار این فولادها را در پی داشته است.