ارزیابی ریزساختار و پیش بینی خواص مکانیکی فولادهای twip با استفاده از شبکه ی عصبی

اخیراً گروهی از فولادهای آستنیتی پرمنگنز همراه با برخی از عناصر آلیاژی معرفی شده اند که در آن ها امکان دست یابی به ترکیب مناسبی از استحکام و انعطاف پذیری وجود دارد. در این فولادها، انرژی نقص چیدمان ((sfe پایین بوده، در نتیجه لغزش متقاطع نابجایی های گسترده به سختی صورت گرفته و تغییرشکل پلاستیکیِ ناشی از دوقلویی شدن (twip)، در کنار لغزش نابجایی ها به عنوان مکانیزمی اصلی در تغییرشکل مشارکت می کند. از طرف دیگر، به وجود آمدن دوقلویی های مکانیکی به عنوان موانعی قوی در برابر حرکت نابجایی ها، تأثیر زیادی بر خواص مکانیکی و به ویژه نرخ کارسختی بر جای می گذارد. در این پژوهش، خواص مکانیکی فولادهای twip، با استفاده از روش شبکه های عصبی مصنوعی پیش بینی گردیده است. بدین منظور ترکیب شیمیایی (درصدهای وزنی منگنز، آلومینیوم، سیلیسیم و کربن)، درصد کار سرد، نرخ کرنش آزمون کشش، دما و زمان آنیل به عنوان متغیرهای ورودی شبکه ی عصبی در نظر گرفته شده و سایر شرایط مانند تکفاز بودن ماده ی اولیه، روش دستیابی به فولاد twip (ترکیبی از کار سرد سنگین و سپس عملیات آنیل) و دمای آزمون کشش مشابه در نظر گرفته شدند. خروجی های مدل نیز تنش تسلیم، استحکام کششی نهایی و ازدیاد طول نسبی هستند. داده های مورد نیاز برای آموزش و آزمون این مدل ها از مراجع تهیه شدند. در همه ی مدل ها، 80% داده ها برای آموزش شبکه و 20% آن ها برای آزمون انتخاب شدند. آزمون داده ها به دو صورت تصادفی از میان تمامِ داده ها و غیر تصادفی (20% پایانیِ آن ها) صورت گرفت. برای اعتبار سنجی مدل ها نیز تعدادی آزمایش کشش (با شرایط تولید نورد سرد-آنیل) انجام شد. پس از ریخته گری و همگن سازی شمش، از نورد سرد و عملیات آنیل بعدی به منظور تولید ورق فولاد twip استفاده گردید. نورد سرد نمونه ها در دمای محیط و بدون تغییر در جهت نورد و با استفاده از روانکار انجام شد. این روند برای همه ی نمونه ها تا 85 درصد کاهش ضخامت ادامه یافت. نمونه های نورد سرد شده جهت بررسی تأثیر دمای آنیل بر خواص مکانیکی، در محدوده دمایی 500 تا c? 900 به مدت30 دقیقه آنیل شدند. سپس آزمون کشش در دمای محیط و با نرخ کرنش s-1 001/0 انجام پذیرفت. برای شناسایی فازهای موجود در ریزساختار از الگوی پراش پرتو ایکس (xrd) و به منظور بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی (sem) استفاده گردید. نتایج بررسی های متالورژیکی نشان داد که بهترین خواص مکانیکی زمانی بدست می آید که دمای آنیل حدود c?750 است. در این حالت ساختاری آمیخته از نواحی تبلور مجدد یافته و تبلور مجدد نیافته با چگالی بالایی از دوقلویی های مکانیکی (یعنی منطقه ی تبلور مجدد جزئی) وجود دارد. نتایج بررسی های مدل سازی نشان داد که بهره گیری از سه شبکه ی عصبی جداگانه به جای یک شبکه، نتایج بهتری می دهد. همچنین نتایج اعتبار سنجی مدل ها بوسیله ی آزمایشات کشش انجام شده، نشاندهنده ی توانایی مدل های آموزش دیده برای پیش بینی خواص مکانیکی بود.