بـررسی تنـش آسـتانـه ای بـر روی فـلـزات و آلـیـاژها

مقدمه

با پیشرفت بشر وایجاد تکنولوژی جدید ،نیاز انسان به تولید موادی که در دماهای بالا خواص مکانیکی مناسبی از خود نشان می دهند ،افزایش پیدا کرده است.برای پاسخگویی به این نیاز شناخت مکانیزم هایی که درشرایط دمای بالا اتفاق می افتد لازم است.آزمایش خزش از جمله آزمایشاتی است که به خوبی می تواند جوابگوی این نیاز باشد.
محققان با بررسی در آلیاژهای آلومینیوم به نتایج جالبی در مورد اثر تنش آستانه ای رسیده اند .در این پروژه سعی می کنیم با تفکیک اثرات این تنش برروی مواد مختلف نتیجه ای قابل لمس از مبحث مطروحه بدست آوریم . البته  مقالات در این زمینه بسیار انگشت شمار وپیوستگی این مقالات محدود هم کاری دشوار .
هدف اصلی از این بررسی اثر بسیار مهم دما برتنش آستانه ای است که با توجه به این موضوع اهمیت بحث حاضر مشخص می شود.
قبل از ورود به مبحث اصلی لازم است مروری بر فولادهای میکروآلیاژی داشته باشیم .

1-1- فولادهای كم آلیاژی:
فولادهای كربنی با یك یا چند عنصر كرم ، نیكل ، مس ، مولیبدن ، فسفر وانادیم، به مقادیر چند درصد یا كمتر از فولاد كم آلیاژی می نامند. مقادیر بالا از عناصر الیاژی معمولاً برای خواص مكانیكی و سختی پذیری است .

1-1-1- اثرات افزودنی های میکروآلیاژ کننده :
این بخش بر روی فولادهای پرلیت – فریت میکروآلیاژ شده تاکید کرده است ، که از افزودنی های عناصر آلیاژ کننده مثل نیوبیوم و وانادیوم برای بالا بردن کربن و یا محتواهای منگنز استفاده می کند ( و به این ترتیب توانایی حمل بار بالا می رود ) بررسی های گسترده در طول دهه 1960 بر روی اثرات نیوبیوم و وانادیوم روی خصوصیات مواد یا مصالح درجه ساختمانی باعث کشف این موضوع گردید که مقادیر کم نیوبیوم، وانادیوم هر کدام (10/0% ) فولادهای استاندارد کربن – منگنز را بدون تداخل با بعمل آوری بعدی مستحکم و قوی می سازند مقدار کربن نیز می تواند کم شود تا هم قابلیت جوش را بالا ببرد و هم چقرمگی را ، چون اثرات مقاومت دهندگی نیوبیوم و وانادیوم بخاطر کاهش در استحکام ناشی از کاهش در مقدار کربن جبران می شوند .
خصوصیات مکانیکی فولادهای کم آلیاژ دارای استحکام بالای میکرو آلیاژ شده ، فقط در صورت افزایش عناصر میکرو آلیاژ کننده حاصل می شوند . لازمه ی وجود آستنیت که به اثرات پیچیده طرح آلیاژ و تکنیک های نورد کاری بستگی دارد ،  نیز یک فاکتور مهم در تصفیه دانه ای فولادهای کم آلیاژ دارای استحکام بالای نورد گرم است . تصفیه دانه ای در صورت وجود آستنیت با روش های نورد کاری کنترل شده ، باعث چقرمگی بالا و استحکامهای تسلیم زیاد در رنج 345 تا 620 مگا پاسکال(ksi 90 تا 50) می شود.


فهرست مطالب
چکیده
فصل اول :مقدمه
1- مقدمه     1
1-1- فولادهای كم آلیاژی    1
1-1-1- اثرات افزودنی های میکروآلیاژ کننده    1
1-1-2- انواع گوناگون فولادهای فریت – پرلیت میکروآلیاژ    2
1-1-2-1-فولادهای میکروآلیاژ شده وانادیوم     2
1-1-2-2-فولادهای میکروآلیاژ شده نیوبیوم     5
1-1-2-3-فولادهای میکروآلیاژ شده وانادیوم – نیوبیوم     6
1-1-2-4- فولادهای مولیبدن – نیوبیوم     7
1-1-2-5-فولادهای میکروآلیاژ شده وانادیوم – نیتروژن     7
1-1-2-6-فولادهای میکروآلیاژ شده تیتانیوم     8
1-1-2-7-فولادهای میکروآلیاژ شده نیوبیوم – تیتانیوم    11
1-2-نکته :    11
فصل دوم :مروری بر منابع
2-1- معرفی معادلات  خزش:    12
2-2- بررسی تنش آستانه ای در آلیاژAl-0/03wt%Sc    14
2-3_ بررسی تنش آستانه ای در آلومینیوم 5083 اصلاحی      16
2-3-1- وابستگی سرعت کرنش حالت پایدار به تنش    15
2-3-2- وابستگی تنش در حالت پایدار به دما    20
2-3-3- مشاهده ریزساختار    21
2-3-4-  آزمایش وجود تنش آستانه‌ای    23
2-3-5-  منشا تنش آستانه‌ای    25
2-3-6-  انرژی فعالسازی واقعی    26
2-3-7- نتایج      27
2-4- بررسی تش آستانه ای در کامپوزیت 5% حجمی Al 2124-Sic    27
2-4-1- ماده آزمایش     28
2-4-1-1- آزمایش مکانیکی    29
2-4-1-2- آزمایش ریزساختار    29
2-4-2- منحنی‌های خزش    30
2-4-3- آزمایش‌های سرعت کرنش ثابت    32
2-4-4- وابستگی سرعت خزش حداقل به تنش در دماهای مختلف    32
2-4-5- وابستگی سرعت خزش حالت پایدار به دما    33
2-4-6- تفسیر رفتار خزش به صورت یک تنش آستانه‌ای    34
2-4-7- منشأ تنش آستانه‌ای    36
2-5- بررسی تنش آستانه ای درکامپوزیتAl–6Mg–1Sc–1Zr–10 vol.% SiCp    39
2-5-1 - وابستگی تنش آستانه‌ای به دما    43
2-5-2- نتایج    44
2-6-بررسی تنش آستانه ای برای خاصیت فوق خمیری درآلیاژهای Al-Mg-Zn    44
2-7-بررسی تنش آستا نه ای در سوپرپلاستیک     48
2-7-1- توضیحات ابتدایی برای ناحیه I    50
2-7-2- پیشرفت‌های تفسیر ناحیه I    51
2-7-3- تنش آستانه‌ای تحت ناخالصی    51
2-7-4- نتایج    54
2-8- روشهای اندازه گیری تنش آستانه ای    55
2 -8-1-روش عملی با استفاده از آزمایش خزش    55
2-8-2-روش تئوری با استفاده از مدلهای موجود    56
2-9-اثر دما برتنش آستانه ای     57
2-10-اثر تاریخچه بارگذاری برروی تنش آستانه ای     59
فصل سوم : نتیجه گیری
3-1-نتیجه گیری     62
3-2-پیشنهاد    63
منابع     64



منابع

1-عشوری ،کیوان:مقایسه خوردگی فولادهای میکروآلیاژی با فولادهای معمولی ،دانشگاه آزاد اسلامی یزد ، شماره 3-475،.پاییز 1386

 [2].S.P.Deshmukh,"Creep behavior and threshold stress of an extruded Al–6M2Sc–1Zr alloy",materials sci A.381(2004) .

[3]. C. Girish Shastry a , P. Parameswaran a , M.D. Mathew a,∗ , K. Bhanu Sankara Rao a , S.D. Pathak b" Effect of loading history on the threshold stress in the creep deformation of an austenitic stainless steel",Materials Sci Eng A(2007).

[4]. Emmanuelle A. Marquis, David C. Dunand ,"Model for creep threshold stress in precipitation-strengthened alloys with coherent partivles ",Sci Mater 47(2002) 503-508.

[5]. R. Kaibysheva,∗ , F. Musina , E. Avtokratovaa , Y. Motohashib, "Deformation behavior of a modi?ed 5083 aluminum alloy",Mater Sci Eng A 392 (2005) 373-379.

[6]. Zhigang Lin 1, Yong Li 2, Farghalli A. Mohamed ," Creep and substructure in 5 vol.% SiC–2124 Al composite",Mater Sci Eng A 332(2002) 330-342.

[7] Emmanuelle A.Marquis,David N.Seidman,David C.Dunand,"Effect of Mg addition on the creep and yield behavior of an Al-Sc alloy",Acta Mater 51 (2003) 4751-4760.

[8].E.Arzt,j Rosler,Acta Metall.38 )1990( 671.
[9].K.T.Park,E.J.Lavernia.F.A.Mohamed,Acta Metall.Mater.42)1994(667
[10].  S.P. Deshmukh a , R.S. Mishra a,∗ , K.L. Kendig ,"Creep behavior of extruded Al–6Mg–1Sc–1Zr–10 vol.% SiCp composite",Mater Sci Eng A 410-411 (2005) 53-57.

[11].  J.A. del Valle,* F. Carreno and O.A. Ruano," On the threshold stress for superplasticity in Mg–Al–Zn alloys",Scr Mater 57 (2007) 829-832.

[12]. Farghalli A. Mohamed," On the origin of superplastic ?ow at very low stresses", Mater Sci and Eng A 410-411(2005) 89-94.

[13].A.Ball,M.H.Huchinson.Metall Sci,J.3)1969( 10
[14] D. Srolovitz, R. Petkovic-Luton, M.J. Luton, Philos. Mag. 48 (1983) 795–809.

[15] E. Artz, D.S. Wilkinson, Acta Metall. 34 (1986) 1893–1898.

[16] V.C. Nardone, D.E. Matejczyk, J.K. Tien, Acta Metall. 32 (1984)1509–1517.

[17] R.S. Mishra, T.K. Nandy, G.W. Greenwood, Philos. Mag. A 69 (1994) 1097–1109.

Abstract
Study of the characteristics of threshold stress, theoretical and practical measuring methods, effecting factors and the way of threshold stress calculation are among some issues which enough attention has not been paid through in different theses. Although related topics and references about threshold stress are restricted, in this project, to some extent, we are trying to be familiar with this subject.
What seems true about threshold stress is this fact that it has close relationship with creep and one may analyze it through creep graphs.
In fact we may claim that threshold stress is created as a result of interaction of malapropos items with particles and their interactive effect upon each others.  In other words, asymmetry of hoisting power as a result of non-asymmetry of network is the main reason for creation of threshold stress. This stress may be achieved by using extrapolation method on stress - strain graph or by using available relations. One of the affecting parameter is temperature. If temperature raises threshold stress would be intensely decreased.
Keywords: Creep, threshold stress, strain rate, extrapolation