سوپرآلیاژ پایه نیکل gtd-111 به علت خواص دما بالا و خصوصاً مقاومت به اکسیداسیون مناسب، در اولین ردیف تیغه توربینهای پرقدرت گازی استفاده می شود. تکنولوژی hip (hot isostatic pressing) به عنوان روشی برای جوانسازی ریزساختار پیر شده سوپرآلیاژها استفاده می شود. در این تحقیق سوپرآلیاژ ریخته گری شده gtd-111 در سه فرایند hip مختلف در دماهای °1050c، °c1150 ، °c1250 به مدت 4 ساعت در فشار ثابت 120mpa، hip شده و پس از سرد شدن در کوره تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. تغییرات خواص مکانیکی از جمله استحکام کششی (در دماهای °c25 ، °c550 ، °c750 و °c871) و مقاومت خزشی (در دمای °c928 و تنش های mpa328 و mpa360) و همچنین تغییرات ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی بررسی گردید. نتایج تست های کشش و خزش نشاندهنده تغییرات محسوس در جهت بهبود استحکام نهایی ، استحکام تسلیم ، عمر قطعه ، نرخ کرنش و درصد ازدیاد طول بر حسب دما می باشد. علاوه بر آن مشاهدات ریز ساختاری حاکی از افزایش 27 درصدی اندازه و 37 درصدی کسر حجمی رسوبات ? است.

هدف از انجام این پژوهش مطالعه ی اثر عملیات حرارتی نیمه جامد و equal channel angular pressing(ecap) بر ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ al-fe-si به منظورایجاد یک ساختار بهینه با خواص مناسب می باشد. برای کروی کردن دانه ها و افزایش چقرمگی در نمونه، نیاز به انجام عملیات حرارتی نیمه جامد در دما های بین دمای ذوب و انجماد برای مدت زمان های مشخص نگهداری در کوره است. پیش فرض شروع کروی شدن در این فرایند، که به فرایند sima (strain induced melt activation) موسوم است، اعمال کرنش و شکستن دندریت ها به وسیله انجام کار سرد قبلی است. برای این منظور در این تحقیق، روش تغییر فرم پلاستیک شدید ecap که یکی از روش های مناسب برای تولید ساختار با اندازه دانه ظریف می باشد، انتخاب شد. در این تحقیق نمونه در دما های 590، 605، 620، 635، 645 درجه سانتی گراد و زمان های 5،10،20و40 دقیقه تحت عملیات نیمه جامد، بعد از یک پاس ecap و اعمال کرنش 05/1 بر نمونه قرار گرفتند. با توجه به نتایج، دانه های بسیار ریز و خرد شده بعد از عملیات ecap و همچنین دانه های کروی در دما های بالا بعد از فرایند نیمه جامد تولید می شوند. استحکام ماده بعد از ecap به شدت افزایش یافته و بعد از فرایند نیمه جامد و کروی شدن، چقرمگی ماده نیز افزایش یافته است. دمای o c605 و زمان 10 دقیقه نگهداری در کوره با داشتن استحکام تسلیم mpa 154 و چقرمگی j/m3 141 به عنوان بهترین شرایط انتخاب شد.

پرس زاویه ای با مقاطع یکسان یکی از موثرترین روشهای اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید می باشد. این روش به دلیل قابلیت بالای آن در فراوری مواد فوق ریز دانه و همچنین اعمال کرنشهای بالا بدون کاهش سطح مقطع در سالهای اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته است . در این پایان نامه بر روی آلیاژهای آلومینیوم کار پذیر فرایند فوق اعمال شده و همچنین با نتایج شبیه سازی المان محدود، شبکه های عصبی مصنوعی و مونت کارلو مقایسه شده است.

در این کار تحقیقاتی نانو ذرات اکسید کروم (iii) با روش سل-ژل با تشکیل کمپلکس با استفاده از اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (edta) تولید گردید و تأثیر پارامترهایی مانند ph محلول اولیه (3-10)، دمای کلسیناسیون (?300-700)، نسبت غلظت واکنش دهنده ها (2-5/0[edta]?([cr]=))، آب و زمان ریفلاکس (hr2 و hr4) بر روی اندازه، آگلومراسیون و سطح ویژه نانو ذرات با استفاده از پراش پرتو ایکس (xrd)، تابش مادون قرمز (ftir)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، آنالیز حرارتی (tg/dta) و آنالیز سطح ویژه (bet) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده تشکیل نانو ذرات اکسید کروم (iii) بدون هیچ گونه فاز اضافی را تأیید می کند. یافته های عملی به دست آمده نشان می دهد که با افزایش ph اندازه کریستالی کاهش یافته و کریستالیته نانو ذرات افزایش می یابد. آنالیز های حرارتی در تأیید محاسبات تئوری نشان می دهد پایدارترین کمپلکس edta-cr در 10ph= تشکیل می شود. همچنین تصاویر tem تأیید کننده این مطلب است که اندازه نانو ذرات تولید شده در 10ph= کمتر از 20 نانومتر بوده که در توافق مناسبی با نتایج xrd و سطح ویژه است. نانو ذرات تولید شده با این روش به دلیل شبکه سه بعدی کربنی، نسبت به روش های موجود کمترین حساسیت به دمای کلسیناسیون را دارند به طوری که تغییرات اندازه کریستالی با دما ناچیز است. بیش ترین مقدار سطح ویژه در سیستم آبی در 10ph= پس از 4 ساعت ریفلاکس برابر با (m2/g) 74/102 است که بیش ترین مقدار گزارش شده برای نانو ذرات کریستالی اکسید کروم (iii) بدون استفاده از تمپلت (به عنوان نمونه نانو ذرات سیلیس) است. نانو ذرات تولید شده به دلیل سطح ویژه بالا و آگلومراسیون پایین، قابلیت زیادی برای استفاده در صنایع پیگمنت و کاتالیست را دارا هستند.

هدف از انجام این تحقیق، بررسی تأثیر عملیات حرارتی های مختلف و بهینه سازی آن ها جهت بهبود خواص مکانیکی دیسک کمپرسور هواپیما از جنس فولاد کم آلیاژ پر استحکام می باشد. با توجه به اینکه عملیات حرارتی معمول برای این فولادها از نوع کوئنچ و تمپری (و یا مارتمپرینگ) می باشد، لذا در ابتدا به بررسی نقش تغییر شکل پلاستیک در ناحیه ی آستنیت در افزایش خواص این فولاد پرداخته شد. در مرحله ی بعد با جایگزینی ریزساختار معمول کوئنچ و تمپری به وسیله ی ریزساختارهای مختلف بینیتی توسط عملیات حرارتی، به بررسی تأثیر این تغییر ریزساختار بر خواص مکانیکی پرداخته شد. به وسیله ی این انواع عملیات حرارتی، ساختارهای مختلف بینیت پایینی، بینیت بالایی، ساختارهای دوفازی فریتی بینیتی و ساختاری متشکل از بینیت پایینی و مارتنزیت تمپر شده به دست آورده شد. برای دستیابی به ساختارهای بینیت پایینی و بالایی، دمای آستنیته کردن ?930 و نیز ?1000 (تنها برای یک نمونه) و دو دمای آستمپرینگ ?370 و ?420 برای زمان های آستمپرینگ 10، 30، 50 و 70 دقیقه منظور گردید. همچنین جهت ایجاد ساختارهای دوفازی فریتی بینیتی، عملیات آنیل بین بحرانی در دمای ?790 برای زمان های 20 و 30 دقیقه استفاده شد. برای ایجاد ساختار ترکیبی بینیت پایینی و مارتنزیت تمپر شده، از یک عملیات حرارتی خاص به نام کوئنچ سربالا استفاده شد که در آن ابتدا فولاد در دمای ?930 به مدت 20 دقیقه آستنیته، سپس به مدت 1 دقیقه در دمای ?320 نگه داشته شده و بعد از آن در دمای ?390 برای 30 دقیقه آستمپر گردید. بررسی ها نشان داد که با کنترل پارامترهای عملیات آستمپرینگ برای فولادهایی با ساختار بینیت پایینی، می توان به استحکام و تافنس فوق العاده بالا دست پیدا نمود. بهترین خواص مکانیکی مربوط به نمونه ای است که در دمای ?930 به مدت 20 دقیقه آستنیته و سپس در دمای ?370 به مدت 30 دقیقه آستمپر شده است. استحکام به دست آمده برای این نمونه mpa2240 و کرنش شکست آن %8 می باشد. همچنین بیش ترین میزان استحکام (mpa2258) توسط فولادی با ساختار ترکیبی بینیت پایینی و مارتنزیت تمپر شده حاصل گشت. همچنین فولادهایی با ساختارهای دوفازی فریتی بینیتی، اگرچه بیش ترین انعطاف پذیری (%12) را در بین ساختارهای دیگر نشان می دادند، ولی به نظر می رسد به کارگیری آن ها در صنعت نیازمند مطالعات بیش تری باشد.

در این پروژه تشکیل کاربید وانادیوم و وانادیوم بوراید بر روی سطح فولاد 2714، با استفاده از حمام نمک بوراکس و پودر فرو وانادیوم انجام شد. سپس اثر پارامترهای مختلف دما و زمان بر روی نفوذ وانادیوم بررسی گردید. عملیات بوردهی در دمای 950 درجه سانتیگراد و به مدت 4 ساعت انجام پذیرفت. عملیات وانادیوم دهی نیز در محدوده دمای 900-1050 درجه و در دو زمان 3و5 ساعت انجام شد. پس از انجام عملیات پوشش دهی، فاز تشکیل شده بر سطح نمونه ها توسط دستگاه xrd مشخص شد. هم چنین با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی ساختار و مورفولوژی نمونه ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج میکروسختی بدست آمده برای نمونه ها نشان می دهد که عملیات وانادیوم دهی و بورووانادایزینگ منجر به افزایش چشمگیر میکرو سختی می شود و میکروسختی نمونه ها را 3 تا 4 برابر بیشتر می کند. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان می دهد که با افزایش زمان و دمای وانادیوم دهی میزان وانادیوم بیشتری از قطعه نفوذ خواهد کرد. هم چنین با تفاوت دما و زمان عملیات وانادیوم دهی شاهد تفاوت در میزان زبری سطحی نمونه ها بودیم.

کرومیا ( اکسید کروم(3) ) با ساختار هگزاگونال، دامنه وسیعی از کاربردها شامل رنگدانه سبز، کاتالیست غیرهمگن، ماده پوشش دهنده برای حفاظت گرمایی، ابزارهای نوری و الکتریکی، کاربردهای انرژی خورشیدی، مقاومت به سایش و ... را دارد. نانوذرات اکسیدکروم(3) خواص منحصربه فردی از خود نشان می دهند و قابلیت-های اکسیدکروم(3) وقتی اندازه ذرات آن درحد نانومتری می شود افزایش می یابد. در این تحقیق برای اولین بار در کشور، نانوذرات اکسیدکروم توسط فرآوری سنگ معدن کرومیت(حاوی 44% کرومیا) و روشهای بهینه، ساده و مقرون به صرفه تولید شدند. این روشها شامل واکنش دی کرومات-سدیم و گوگرد و همچنین واکنش دی کرومات سدیم و کلریدآمونیوم می باشند که با درنظرگرفتن شرایط بهینه در هرکدام علاوه بر رسیدن به خلوص 99/99%، ذرات با اندازه نانومتری تولید شدند. بهترین شرایط کلسینه برای تولید نانواکسید کروم با خلوص بالا در روش گوگرد، دمای 0c800 و زمان 2 ساعت و در روش کلریدآمونیوم، دمای 0c450 و زمان 5/1ساعت بود. اندازه دانه های اکسیدکروم سنتز شده در گستره 200-50 نانومتر بوده و بوسیله xrd و sem شناسایی شدند.

چرخ هواپیما در معرض تنش های بالای ناشی از نشست و برخاست است که سلامت آن را تهدید می کند. مهم ترین علت شکست قطعه چرخ، خستگی و خوردگی است. سه نوع خوردگی حفره ای، بین دانه ای و تنشی از انواع خوردگی رایج در چرخ هواپیما هستند. در این پروژه تأثیر عملیات حرارتی رسوب سختی مجدد به همراه عملیات ساچمه زنی را در افزایش عمر قطعه چرخ هواپیما با آلیاژ 7050 به وسیله آزمون های کشش، خستگی چرخشی، پتانسیومتری، پراش اشعه ایکس و تصاویر میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی بررسی شد. نتایج نشان داد که با انجام عملیات حرارتی رسوب سختی مناسب مقاومت به خوردگی حفره ای و بین دانه ای آلیاژ به میزان زیادی افزایش یافت. بعلاوه با ایجاد تنش پسماند فشاری در قطعه به وسیله عملیات ساچمه زنی، ضمن کاستن رشد ترک های سطحی در قطعه و افزایش چشمگیر عمر خستگی آن، مقاومت به خوردگی تنشی آن نیز افزایش می یابد. ترکیب ساچمه پاشی و عملیات حرارتی رسوب سختی ارائه شده در این پروژه، راهکاری مناسب برای تمدید عمر چرخ خواهد بود. همچنین مدلی برای تحلیل رفتن خواص مکانیکی چرخ نسبت به تعداد نشست و برخاست ارائه شد. با این مدل می توان تعداد نشست و برخاست هواپیما تا زمان شکست چرخ را با توجه به تغییر خواص مکانیکی آن تا حدی تخمین زد. با توجه به نتایج سرعت صوت در قطعه با خواص مکانیکی آن ارتباط دارد، از این رو برای بررسی تغییرات خواص مکانیکی چرخ با آلیاژ 2006 از آزمون فراصوتی استفاده شد.

اکسید کروم (?) یکی از سخت ترین اکسید ها محسوب می شود که سختی بالا و ضریب اصطکاک پایینی دارد. در این تحقیق نانو ذرات اکسید کروم (?) به روش سل ژل تولید شده اند. جهت تاًمین منبع کروم از نیترات کروم شش آبه استفاده شد. برای تولید نانو ذرات اکسید کروم (?) تشکیل کمپلکس با استفاده از اتیل دی آمین تترا استیک اسید (edta) به روش محلول آبی در 10ph= و دمای کلسیناسیون ( c ° 500-800) و زمان کلسیناسیون (hr 2-5) انجام شد. نسبت غلظت واکنش دهنده ها (1=cr] edta]/[ [ ) انتخاب شد. اندازه کریستال و ساختار نانو ذرات به ترتیب با استفاده از xrd و sem مورد ارزیابی قرار گرفت. برای اندازه گیری دقیق اندازه کریستال از دو روش مختلف اشعه ایکس(شرر و ویلیامسون هال) استفاده شد. روش ویلیامسون هال کرنش شبکه را محاسبه نموده و آن را از سایز کریستال جدا نموده و با خطای کمتری اندازه کریستال واقعی را می دهد. پس از رسم منحنی های دما-اندازه کریستال و زمان- اندازه کریستال و محاسبه ی ثابت ها، فرمولی برای رشد نانو ذرات اکسید کروم (?) به دست آمد. برای محاسبه سینتیک رشد از مدل مرسوم استفاده شده است. در سینتیک رشد مربوط به داده های شرر، فاکتور نمایی 3 و مقدار انرژی اکتیواسیون برای رشد kj/mol 51/15 است. درسینتیک رشد مربوط به داده های ویلیامسون هال نیز فاکتور نمایی 3 و انرژی اکتیواسیون kj/mol 24/39 به دست آمد. انرژی اکتیواسیون برای داده های ویلیامسون هال حدود kj/mol 24 بیشتر از داده های مربوط به شرر است، که به نظر می رسد علت این امر، در نظر گفتن کرنش و نواقص شبکه همراه با رشد کریستال است. با توجه به داده های مربوط به رشد برای نانو ذرات اکسید کروم (?)، سینتیک رشد مربوط به داده های ویلیامسون هال مقدار منطقی تری ارائه می دهد.

بویلرها یکی از تجهیزات نیروگاهی هستند که با تبدیل سیال داخل آن به بخار در جهت تولید نیرو کاربرد دارد. از آنجا که فرایند جوشکاری مهمترین فرایند تولید تجهیزات بویلرهای نیروگاهی است، توجه به متغیرهای مختلف این پروسه، کنترل آنها و رسیدن به پارامترهای بهینه بسیار با اهمیـت بوده و به طور مستقیم بر کیفیت نهایی سازه تاثیر دارد. پس از فرایند جوشکاری، اعمال عملیات حرارتی پس از جوشکاری با هدف آزادسازی تنشهای باقیمانده الزامیست؛ لیکن تاثیر تکرار این عملیات حرارتی بر ریزساختار و خواص مکانیکی ناشناخته مانده است. در فاز اول این پروژه سعی شده است که با تغییر پارامترهای عملیاتی جوشکاری به روش الکترود تنگستنی شامل جریان، سرعت جوشکاری و دبی گاز محافظ، بهینه این پارامترها و همچنین تاثیر همزمان تغییر آنها بر خواص مکانیکی فولاد کربنی sa516-70 به عنوان ماده پرکاربرد در ساخت تجهیزات بویلر، از طریق روش رویه پاسخ به دست آورده شود. در فاز دوم این پروژه به بررسی تاثیر تکرار عملیات حرارتی پس از جوشکاری بر خواص مکانیکی و ریزساختار پرداخته شده است. در این پژوهش با استفاده از روش رویه پاسخ تاثیر همزمان پارامترهای جوشکاری بر استحکام کششی و سختی در غالب دو مـعادله جداگانه به دست آمد. علاوه بر این، پارامترهای فرایند جوشکاری در جهت استفاده قطعات در بویلرها، بهینه شدند. همچنین نتایج حاکی از آن است که با تکرار عملیات حرارتی پس از جوشکاری تا چهار مرتبه استحکام کششی روند کاهشی و چقرمگی روند افزایشی داشته است.

یکی از روش های اصلی تولید مخازن تحت فشار و لوله های بویلر نیروگاه های کشور، پس از شکل دهی آنها، جوشکاری زیر پودری می باشد. در این روش جوشکاری، بعضا مشکلاتی از قبیل جدایش عناصر و ترکیب نامناسب فلز جوش که نهایتا منجر به کاهش خواص مکانیکی مطلوب فلزجوش می شود، مشاهده می شود. در این پروژه با توجه به پارامترهای منحصر به فرد جوشکاری زیرپودری ( انواع پودرهای جوشکاری، سیم جوش، سرعت جوشکاری، قابلیت جوشکاری قطعات ضخیم و ...)، پارامتر پودر جوش که نقش موثری را در خواص شیمیایی و مکانیکی فلز جوش ایفا می کند، متغیر درنظر گرفته شد و بقیه پارامترهای آن ثابت نگه داشته شدند. 4 نوع از پودرهای جوشکاری زیرپودری، با اندیس بازی متفاوت که مشخصه اصلی پارامتر متغیر این تحقیق می باشد، تحت شرایط یکسان و ثابت بر روی فلز پایه astm a516-55 (از جنس بدنه مخازن تحت فشار در بویلرها) با یک سیم جوش مصرف شدنی پر منگنز ( برای هر 4 نوع فلاکس ثابت در نظر گرفته شده است ) جوشکاری شده اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با کاهش اندیس بازی پودرهای جوشکاری، سختی و استحکام کششی افزایش می یابد اما در مقابل، چقرمگی فلز جوش کاهش و عیوب جوشکاری مانند تخلخل های گازی و آخال های اکسیدی افزایش می یابد، اگرچه فریت سوزنی در پودرهای اسیدی تر مشاهده می شود. در یک محدوده مشخص از میزان tio2 ، sio2 و اندیس بازی، پودر منتخبی که در آن خواص مکانیکی بهینه شده باشد، عرض منطقه متاثر از حرارت کمتر شده باشد و رفتار متالورژیکی مطلوبی نشان دهد، پودر جوشکاری با اندیس بازی 1.5 است.

این تحقیق بر اساس تئوری که خطوط جریان در منطقه تغییرشکل اکستروژن تحت زاویه با مقاطع یکسان دوایر متحدالمرکزاست پایه ریزی شد. و سپس یک میدان سرعت کلی با استفاده از روش تابع جریان و مفاهیم مرتبط با آن استخراج شد. توان کل تغییرشکل که حاصل ترکیب توان های جزئی تلف شده در بخش های مختلف تغییرشکل است، محاسبه و براساس تئوری حد فوقانی بازه ای از n که به ازای آن توان کل کمینه می شود بدست آمد. در ادامه پیکربندی لاگرانژی حرکت ذرات با استفاده از میدان سرعت محاسبه شد. مقایسه نتایج آزمایشگاهی با الگوی جریان ترسیم شده به ازای مقادیر مختلف n نشان داد که مقدار مشابه ای که توسط تئوری حد فوقانی پیش بینی شده بود الگویی منطبق بر واقعیت در اختیار قرار می دهد. بازه مقدار پیش بینی شده برای n است و باید این نکته را یادآور شد که به ازای مقادیر بیش از 0.5 سرعت با افزایش شعاع خطوط جریان، رشد و به ازی مقادیر کوچکتر ، سرعت از سمت انحنای داخلی به سمت خارج بروی خطوط جریان کاهش خواهد یافت. کرنش اندازه گیری شده توسط مولفه های نرخ کرنش، قادر به پیش بینی ناهمگنی کرنش مشاهده شده در نتایج مدل اجزای محدود نبود،با این وجود توافق خوبی بین مدل های تحلیلی و نتایج عددی وجود داشت.

نمودار حد شکل دهی (fld) روشی برای بیان کردن قابلیت شکل دهی ورق های فلزی می باشد که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. در فرآیند های شکل دهی ورق ممکن است ناپایداری پلاستیک اتفاق بیافتد که منجر به معیوب شدن محصولات می شود. به منظور ساخت محصولات بدون عیب، پیش بینی حدود شکل دهی ورق های فلزی یک مسئله بسیار مهم می باشد. نمودار های حد شکل دهی را می توان با روش های مختلف تجربی و تئوری بدست آورد

یکی از بهترین راه حل های پیشنهاد شده جهت پیش بینی عمر کاری سازه های مهندسی شبیه عمر msc fatigue سازی است. که در این تحقیق با استفاده از مدل رینگ هواپیما و نرم افزار کاری رینگ هواپیما در شرایط مختلف عملیات حرارتی و عملیات سطحی که بر روی آلیاژ مورد و نشستن (take off) نظر انجام شده و همچنین بارگذاری هایی که در دو حالت برخاستن بر روی چرخ اعمال می شود محاسبه می شود ، در ابتدا با نمونه گیری از رینگ (landing) مربوطه بدست امد، s-n هواپیما آزمایش خستگی بر روی هر یک از نمونه ها انجام شد و نمودار نقاط بحرانی و میزان خسارت وارده بر رینگ در هر msc fatigue سپس با استفاده از نرم افزار یک از حالت های برخاستن و نشستن مشخص شد و از آنجا که تعداد دفعات برخاستن و نشستن برابر است با استفاده از قانون خستگی ماینر می توان عمر کاری کلی آن را محاسبه نمود . انجام مراحل شبیه سازی و استفاده از قانون ماینر نشان می دهد نمونه هایی که تحت عملیات حرارتی قرار گرفته اند عمر کاری بالاتری دارند.ولی بالاترین دفعات مجاز پرواز مربوط به نمونه هایی است که هم تحت عکلیات حرارتی و هم عملیات سطحی قرار گرفته اند.

تنش سیلان فولاد زنگ نزن ph 5-15 با استفاده از معادلات آرنیوس اصلاح¬شده با جبران کرنش، جانسون کوک و زرلی آرمسترانگ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به¬دست آمده از منحنی¬های تنش-کرنش، در کرنش¬های کوچک پیک¬های تنش را نشان می¬دهند. تنش سیلان به علت تبلور مجدد دینامیکی با افزایش کرنش، کاهش پیدا می¬کند. برای تطبیق دادن داده¬های تجربی با مدل جانسون کوک یک مدل اصلاحی ارائه شد که در دماهای بالا و نرخ کرنش¬های بالا با داده¬های تجربی مطابقت خوبی دارد. ارتباط بین تنش سیلان و پارامتر زنر هولمان به¬خوبی از طریق تابع سینوس هیپربولیک تحت شرایط تغییر شکل مورد بررسی قرار گرفت. ثوابت مواد در مدل آرنیوس (α ، ln⁡〖a_3 〗 ، qو n_2) توسط چندجمله¬ای درجه ششم به صورت تابعی از کرنش تعریف شدند. یک مدل اصلاح شده که ارتباط بین تنش سیلان، نرخ کرنش و دما را برای فولاد زنگ نزن ph 5-15 در دماهای بالا توصیف می¬کند، توسط جبران کرنش ارائه شده است. علاوه بر این مدل جانسون کوک و هم¬چنین مدل زرلی آرمسترانگ اصلاحی نیز برای پیش¬بینی تنش سیلان فولاد زنگ نزن ph5-15 که تاثیر هم¬زمان کرنش، نرخ کرنش و دما را روی رفتار سیلانی این فولاد در نظر می¬گیرد به¬کار گرفته شد.

قطعه ی مورد مطالعه در این پایان نامه دیسک توربین از جنس سوپر آلیاژ اینکونل 718 است که فرآیند ساخت آن فرآیند فورج می باشد. به دلیل کار در شرایط بحرانی یعنی ترکیبی از دما و تنش بالا و نیروهای گریز از مرکز، این قطعه نیاز به خواص مکانیکی بهینه دارد. با توجه به اهمیت شبیه سازی فرآیند ساخت ابتدا فرآیند فورج توسط نرم افزار المان محدود abaqus شبیه سازی شد. در ادامه با توجه به وابستگی خواص مکانیکی قطعه به ریزساختار، برنامه ای با استفاده از زبان برنامه نویسی فرترن برای پیش بینی تحولات ریزساختار حین فرآیند فورج با استفاده از اطلاعات تنش، کرنش و دما که در هر زمان از نرم افزار abaqus گرفته می شود، نوشته و صحه سنجی شد که مبنای این برنامه در نظر گرفتن فرآیند تبلور مجدد دینامیکی به عنوان فرآیند غالب در تعیین اندازه دانه اینکونل 718 حین فورج بود. در پایان روشی بر مبنای روش تاگوچی، به عنوان جایگزین مناسبی برای روش فاکتوریال کامل برای به دست آوردن ترکیبی بهینه از پارامترهای فورج برای رسیدن به ریزساختار ایده آل ارایه شد. فرآیند فورج با استفاده از ترکیب پارامترهای به دست آورده شبیه سازی شد و با استفاده از برنامه نوشته شده مشخص شد که با استفاده از این ترکیب پارامترها ریز ساختار مورد نظر برای رسیدن به خواص مکانیکی بهینه به دست می آید.

در تحقیق حاضر رفتار ویسکوپلاستیک آلیاژ آلومینیوم 7075 در حالت نیمه جامد، توسط آزمایش فشار گرم و در نرخ کرنش¬های 1/0، و 5/0بر ثانیه ، ودر دماهای 590، و 605 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. روانکاری نمونه¬ها توسط پودر گرافیت انجام شد تا اثر بشکه ای شدن هنگام آزمایش فشار به حداقل برسد. با روابط ارائه شده، تاثیر اصطکاک و بشکه¬ای شدن، و همچنین نرم شوندگی ماده در اثر افزایش دما هنگام تغییر شکل، اصلاح گردید. مدل سازی رفتار ویسکوپلاستیک ماده هنگام تغییر شکل، توسط مدل ارائه شده توسط ding و همکارانش برای مواد ویسکوپلاستیک انجام شد. به علت دقت پایین این مدل در ارائه رابطه ریاضی برای محاسبه تنش، اصلاحاتی در مدل اعمال گردید و رابطه¬ای جدید ارائه شد. معادله جدید ارائه شده، پیش بینی خوبی از تنش سیلان آلیاژ آلومینیوم 7075 در شرایط نیمه¬جامد، ارائه می¬دهد. همچنین وابستگی حساسیت نرخ کرنش، و کرنش نسبت به دما بررسی شد. رابطه جدید تطبیق نسبتاً کاملی با نتایج حاصل از آزمایش داشته و قابلیت استفاده در نرم¬افزار¬های شبیه سازی، برای شبیه سازی فرآیندهای شکل¬دهی در حالت نیمه جامد را داراست. واژه های کلیدی: آلیاژ آلومینیوم 7075، مواد نیمه جامد، ارائه رابطه¬ی ساختاری، مدل ویسکوپلاستیک، شبیه سازی با abaqus.

دیسک کمپرسور موتور توربوجت یکی از قطعات حساس صنایع هوایی بوده که افزایش عمر آن می تواند برای صنایع هوایی کشور مفید باشد. یکی از روش های افزایش عمر خستگی و امنیت قطعات سازه های هوایی، اعمال تنش های پسماند فشاری است. هدف این پژوهش ارائه و ارزیابی مدلی است، که در آن اثر تنش پسماند فشاری بر افزایش عمر خستگی قطعات حساس هوایی در نظر گرفته شود. مروری بر مدل های پیشین ارائه شده در زمینه تنش های پسماند فشاری نشان داد، روش ضریب شدت تنش موثر و مفهوم بسته شدن ترک کاراترین مدل در این حیطه است. بررسی پارامترهای موثر در مدل اجزاء محدود بسته شدن ترک، نظیر معیار بازشدن ترک، اندازه المان، مدل رفتار ماده و سیکل های خستگی حاکی از تاثیر زیاد آنها بر پیش بینی رشد ترک به روش ضریب شدت تنش موثر است. تغییر این پارامترها می تواند تا 20 درصد بر پیش بینی عمر خستگی تاثیر گذار باشد. برای تعیین اثر اضافه بار بر رشد ترک خستگی الگوریتمی براساس مفهوم بسته شدن ترک ارائه گردید. مراحل مختلف مدل سازی و شبیه سازی این پروسه توسط کدنویسی پایتون به صورت خودکار انجام می شود. این مدل برای تعیین اثر تنش پسماند فشاری بر عمر خستگی قطعه نمونه با سوراخ مرکزی بکار گرفته شد که مقایسه نتایج آن با آزمایش های مرتبط، خطای 12 درصدی این روش را نشان داد. با اضافه کردن یک پارامتر به روابط رشد ترک، حساسیت عمر خستگی به تغییرات پارامترهای شبیه سازی اجزاء محدود بررسی شد و خطای نتایج به 5 درصد کاهش یافت. در ادامه برای اولین بار مدل تغییر شکل ترک صفحه ای بر اساس مقادیر ضریب شدت تنش موثر ارائه شد. در این روش مقدار رشد ترک براساس نرخ رشد ترک موثر در هر گره محاسبه شده و رشد ترک با استفاده از تکنیک مش بندی مجدد و با تلفیق نرم افزارهای آباکوس و متلب به صورت خودکارانجام می شود. خطای نتایج پیش بینی عمر خستگی به این روش قبل از راه به در شدن ترک 10 درصد و در مجموع 20 درصد بوده است. در ادامه، تحلیل تنش دیسک کمپرسور نشان داد ناحیه بحرانی ترک سوراخ های نگهدارنده ردیف اول با بیشنه تنش فون-میسز mpa329 بوده که ترک مود i در راستای شعاع دیسک در این ناحیه رشد می کند. استفاده از مدل بسته شدن ترک و روش تحمل آسیب، نشان داد افزایش طول اولیه ترک از mm5/0 به mm1/3 کاهش 20 درصدی عمر دیسک را در پی دارد. همچنین در طول ترک سطحی مساوی، فرض ترک اولیه گوشه ای دایروی پیش بینی عمر را 75 درصد افزایش می دهد. اعمال تنش پسماند فشاری نشان داد عمر خستگی دیسک 40 درصد برای طول ترک اولیه mm1 و 101 درصد برای طول ترک اولیه mm0/5 افزایش می یابد.

سوپر آلیاژها مواد فلزی با قابلیت دمای کاری بالا می باشند. این آلیاژها از چندین عنصر مختلف تشکیل شده اند. کمبود مواد اولیه و هزینه بالای استخراج و تخلیص آن ها، همچنین فرایندهای پرهزینه، پیچیده و زمان بر ساخت سوپرآلیاژها، اهمیت بازیافت این مواد را دو چندان کرده است. عملیات مرسوم ذوب، ریخته گری و بازیابی سوپر آلیاژها توسط سه کوره ذوب القایی تحت خلا (vim)، ذوب مجدد با قوس الکتریکی تحت خلا (var) و ذوب مجدد به وسیله سرباره الکتریکی(esr) انجام می شود. در این تحقیق پره های مستعمل توربین گازی از جنس سوپر آلیاژ in-738lc به منظور استفاده مجدد در ساخت قطعات جدید، تحت عملیات ذوب مجدد و بازیابی قرار گرفتند. پس از عملیات آماده سازی اولیه، پره ها توسط سه فرایند esr، vimوvar ذوب مجدد شدند. در فرایند esr مقادیر مختلف آلومینیم به منظور جبران تلفات این عنصر به الکترود فرایند اضافه شد. ترکیب شیمیایی نمونه های بازیافت شده با استفاده از کوانتومتری بررسی شد. ترکیب شیمیایی به دست آمده موفقیت فرایندهای تصفیه در کنترل میزان عناصر سوپر آلیاژ از جمله al و ti را تایید می کند. در ادامه ساختار نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر تشکیل فاز ثانویه گاماپرایم و کاربیدها را در زمینه نمونه های بازیافتی نشان می دهند. درصد حجمی گاماپرایم نمونه های بازیافت شده esr، vimو var به ترتیب برابر 53.9، 54.6 و 52.8 درصد و درصد حجمی کاربید همین نمونه ها به ترتیب برابر 7.2، 5.1 و 4.9 درصد به دست آمد. به منظور بررسی خواص مکانیکی، تست های سختی و کشش بر روی نمونه ها انجام شد. سختی نمونه های پیرسازی شده esr، vimو var به ترتیب برابر 389 ، 392 و 385 ویکرز و استحکام کششی آنها بر حسب mpa مقادیر 985 ، 1025 و 1028 به دست آمد.

اینکونل 738 کم کربن یک سوپرآلیاژ پایه نیکل است که در توربین های زمینی و در ساخت پره های ردیف اول متحرک کاربرد زیادی دارد. این پره ها پس از مدتی کارکرد، مستعمل می شوند که بایستی آن ها را بازیافت و دوباره مورد استفاده قراد داد. بازیافت این مواد دارای دو جنبه مهم فرایند بازیافت و مشخصه یابی مواد بازیافتی است. جنبه مشخصه یابی میزان اطمینان به این مواد را در حین سرویس و کارکرد مشخص می کند. در این تحقیق، شمش های تولید شده از قراضه با روش های esr، vim و vim+var تحت آزمون های مشخصه یابی سختی سنجی به روش ویکرز، کشش در دمای محیط و خزش در دمای 976 درجه سانتی گراد و تنش mpa147 قرارگرفتند که در نتیجه شمش vim+var دارای عمرخزشی 25/92 ساعت، استحکام کششی نهاییmpa1064، تنش تسلیمmpa915، مدول یانگ gpa1/205، برجهندگی mj/m3682/1، چقرمگی mj/m310/15، توان کارسختی249/0، ضریب استحکام mpa8/3676، کاهش سطح مقطع و ازدیاد طول نسبی درخزش به ترتیب 5/11 و 7/10 درصد می باشد که نسبت به دیگر شمش ها از وضعیت بهتری برخوردار است. مدل بلک برن نیز برروی منحنی خزشی شمش های بازیافتی انطباق بهتری دارد. عملکرد خزشی و کششی متاثراز میزان کربن، بور، زیرکونیوم ،آهن، نسبت تیتانیوم به آلومینیوم، فازهای ترد و با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی((sem و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، کسرحجمی و مورفولوژی رسوبات گاماپرایم می باشد. همچنین خواص مکانیکی شمش esr3 که تحت سرباره ای با ترکیب caf2 - 25al2o3 - 25cao - 5tio2 تولید شده است و همچنین شمش های vim و vim+var در محدوده قابل قبول قرار دارد.

در این رساله رفتار پوسته های استوانه ای تابعی مدرج هوشمند شده با لایه هایی از مواد مگنتواستریکتیو تابعی مدرج تحت بارگذاری و شرایط محیطی ترکیبی بر اساس تئوری الاستیسیته سه بعدی مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بارگذاری و محیطی پوسته، ترکیبی از چند فیزیک متفاوت و شامل بارهای مکانیکی، میدان مغناطیسی، بار حرارتی و محیط رطوبتی می باشد. رفتار استاتیکی پوسته های استوانه ای هوشمند تابعی مدرج در حالت کرنش صفحه ای، با روش تحلیلی مورد بررسی قرار گرفت. سپس، تحلیل استاتیکی پوسته های استوانه ای هوشمند تابعی مدرج با طول کوتاه و تکیه گاه های ساده انجام شد. پس ازآن، تنش ها و جابجایی ها در پنل هوشمند با استفاده از روش تفاضل مربعات سه بعدی تحلیل گشت. همچنین، با ترکیب روش تفاضل مربعات و روش انتگرال زمانی نیومارک، رفتار دینامیکی پنل تحت بار مکانیکی نوسانی مورد واکاوی قرار گرفت. سپس با حل مسئله مقادیر ویژه، فرکانس های طبیعی پنل هوشمند بدست آمد. در بخش های مختلف، اثرات استفاده از لایه مگنتواستریکتیو تابعی مدرج با نمایه های مختلف، شرایط محیطی حرارتی و رطوبتی و میدان مغناطیسی اعمال شده، مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج حاصل از هر بخش با نتایج گزارش شده در پژوهش های پیشین همخوانی خوبی را نشان داد. در انتها، برای صحت سنجی تجربی، یک پنل هوشمند آماده شد و مورد آزمایش قرار گرفت. در این آزمایش، استفاده از روش های مکانیکی، مقاومتی و تحریک لایه هوشمند بررسی شد. نتایج نشان داد که استفاده از نمایه مناسب برای لایه عملگر منتج به کاهش تنش و جایجایی در پنل می شود. همچنین شرایط حرارتی و رطوبتی تنش ها و جابجایی ها را افزایش می دهد. با بررسی روش های مختلف تجربی، مشاهده شد که استفاده از روش های مکانیکی، مقاومتی و تحریک لایه هوشمند نتایج قابل قبولی به همراه دارد.

مهم ترین عامل تأثیرگذار بر ریزساختار در فورج داغ این سوپرآلیاژ وقوع تبلورمجدد دینامیکی در حین فورج می باشد که وقوع آن باعث کاهش اندازه دانه و یکنواخت شدن ساختار (افزایش فورج پذیری) می شود. برای بدست آوردن فورج پذیری مناسب این آلیاژ کنترل تبلورمجدد دینامیکی توسط دما و نرخ تغییر شکل موردبررسی قرارگرفته شد. دمایc? 1055و نرخ کرنش? بر ثانیه پارامترهای بهینه برای فورج پذیری مناسب سوپرآلیاژ اینکونل ??? معرفی شده اند.

شکل پذیری از جمله مهمترین ویژگیهای ورقهای فلزی می باشد که بر گسترش و توسعه کاربرد آنها در فرآیندهای مختلف تاثیرگذار است. در تحقیق حاضر شکل پذیری ورقهای غیرقابل عملیات حرارتی آلیاژهای آلومینیومی 8011 و 3105 و اثر همگن سازی بر شکل پذیری آنها با استفاده از روشهای تجربی و تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. این آلیاژها حاوی عناصر آهن، سلیسیم و منگنز می باشند که با تشکیل ترکیبات زیر بین فلزی استحکام و قابلیت تغییر شکل قابل ملاحظه ای را ایجاد می نمایند. با توجه به نتایج بدست آمده شکل پذیری ورقها تابعی از همگن سازی شمش اولیه و دمای آنیل ورق می باشد به گونه ای که در دماهای آنیل پایین شکل پذیری اتساعی ورقهای همگن شده بالاتر از ورقهای همگن نشده است ولی در دماهای آنیل بالا شکل پذیری ورقهای همگن نشده بیشتر می باشد. بررسی تحلیلی شکل پذیری با ارائه مدل جهت پیش بینی نمودارهای حد شکل پذیری و پیش بینی میزان گوشواره ای شدن صورت گرفت. مدل ارائه شده جهت محاسبه منحنی های حد شکل پذیری مبتنی بر تئوری جونز و گیلیس، معیار ناهمسانگرد هاسفورد و معادله ورس بوده و در مقایسه با مدلهای قبلی انطباق بیشتری را با نمودارهای حد شکل پذیری تجربی نشان می هد. همچنین تاثیر کاربرد معادلات بنیادین و معیارهای تسلیم بر پیش بینی منحنی های حد شکل پذیری تحقیق گردیده است. بمنظور بررسی تجربی شکل پذیری، تسمه های ریخته گری شده آلیاژهای 8011 و 3105 پس از اعمال سیکلهای مختلف همگن سازی به همراه تسمه های ریخته گری شده عادی تا ضخامت حدود یک میلیمتر نورد شده و سپس ورقهای نوردی در محدوده دمایی 280 تا 450 درجه سانتیگراد آنیل شدند. شکل پذیری ورقها با استفاده از کشش تک محوری، کشش دو محوری، کشش عمیق و زبری سنجی سطحی مورد ارزیابی قرار گرفت. از جمله نتایج حاصل از آزمایشهای فوق استخراج نمودارهای حد شکل پذیری، تعیین شاخصهای شکل پذیری مثل استحکام، ازدیاد طول، توان کار سختی، ضریب حساسیت نرخ کرنش، نسبت کرنش پلاستیک، میزان گوشواره ای شدن و زبری سطحی بوده است. همچنین به منظور بررسی اثر عوامل ساختاری آزمایشهای گرماسنجی دینامیک، متالوگرافی نوری و ‏‎sem‎‏ ، آنلیز تصویری و آنالیز شیمیایی با استفاده از روشهای ‏‎xrd, edx‎‏ انجام گرفتند. با توجه به نتایج بدست آمده بیشترین مقدار کشایی نمونه های 3105 پس از همگن سازی در دمای 540 درجه سانتیگراد و آنیل در 350 درجه سانتیگراد بدست آمده است. همچنین میزان گوشواره ای شدن ورقها در کشش عمیق با همگن سازی و افزایش دمای آنیل کاهش می یابد. با توجه به نتایج بدست آمده تفاوت رفتار تغییر شکل ورقهای همگن نشده و همگن شده به اثر گذاری همگن سازی بر سینتیک تبلور مجدد و در نتیجه کنترل اندازه نهایی دانه ورقها نسبت داده شده است.