تأثیر نوع توان تابع جامع سیلان در شبیه‌سازی بافت کریستالی فرآیند فشردن درکانال‌های هم مقطع زاویه‌دار

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

آرمان حسنی ¹ (استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران)

تاریخ دریافت : 1399/12/15 تاریخ پذیرش : 1400/08/15 تاریخ انتشار : 1400/06/01

کلید واژه: شبیه‌سازی, بافت کریستالی, تابع سیلان, فشردن در کانال‌های هم‌مقطع زاویه‌دار,

چکیده مقاله :

مدل خطوط سیلان به عنوان یکی از کارآمدترین مدلها در تحلیل فرآیند فشردن در کانال­های هم­مقطع زاویه­دار(ECAP) بر مبنای توابعی استوار است که مسیر سیلان پلاستیک مواد درون قالب را تجزیه و تحلیل می­کنند. در بین توابع سیلان مختلف ، تابع جامع سیلان از بالاترین توانایی در تحلیل فرآیند ECAP برخوردار است. کلیۀ پارامترهای موجود در این تابع تا کنون به صورت پارامترهای ثابت در محاسبۀ میدان­های سرعت و گرادیان سرعت درنظر گرفته شده اند. مطالعات پیشین ارتباط نسبتاً خطی بین توان موجود در این تابع و موقعیت اولیه خطوط سیلان را نشان داده­اند. بر این اساس در کار حاضر میدان­های مذکور بر مبنای توان متغیر محاسبه گردیده و جهت بررسی تاثیر آن، نتایج تجربی به دست آمده از فرآیند ECAP با زاویه 90 درجه آلیاژ آلومینیوم AA2124 مورد استفاده قرار گرفته است. خطوط سیلان تجربی به منظور دستیابی به ارتباط خطی بین توان تابع سیلان و موقعیت اولیه خطوط، تجزیه و تحلیل گردید. متعاقباً شبیه سازی تحولات بافت کریستالی آلیاژ مذکور با استفاده از تابع جامع سیلان در دو حالت توان ثابت و متغیر انجام گرفت. مقایسۀ بافت­های شبیه سازی­ شده با نتایج تجربی عملکرد بسیار مناسبتر حالت توان متغیر را نشان داد؛ به گونه­ای که در مقایسه با حالت توان ثابت، انحراف در موقعیت اجزای بافت شبیه سازی شده در حالت توان متغیر در حد قابل ملاحظه ای پایین­تر می­باشد. با این حال تغییر در حالت توان تابع تاثیر قابل ملاحظه­ای بر شدت نسبی بافت­ کریستالی شبیه سازی شده از خود نشان نداد.

چکیده انگلیسی:

Flow line model as an efficient model in ECAP process analysis is based on functions that evaluate the material plastic flow inside the die. Among the various flow functions, the general flow function has the highest ability in analyzing of ECAP process. All parameters of this function have so far been considered as fixed parameters in calculating velocity and velocity gradient fields. Previous studies have shown a relatively linear relationship between the power in the function and the initial position of the flow lines. Accordingly, in the present work, the mentioned fields have been calculated based on the variable power and in order to investigate its effect, the experimental results of the ECAP process with an angle of 90 degree of aluminum alloy AA2124 have been used. The experimental flow lines were analyzed to find the linear relationship between the function’s power and the initial position of the flow lines. Simulations of the texture evolution were carried out subsequently using the general flow function in both constant and variable power conditions. Comparison of the simulated textures with the experimental results showed a much better performance of the variable power mode; in such a way that compared to the constant power condition, the deviation in the position of the simulated texture components in the variable power mode is significantly lower. However, the change in the power mode of the function did not show a significant effect on the intensity of the simulated texture.

منابع و مأخذ:

1.       Segal, V.M., "Equal channel angular extrusion: from macromechanics to structure formation", Materials Science and Engineering A, 271(1), pp. 322-333, 1999.

2.       Shaban Ghazani, M., "Application of the combination of extrusion and equal channel angular pressing for processing fine grained and nanostructured metallic materials", Journal of New Materials, 10(2), pp. 17-32, 2020. (In Persian)

3.       Gholinia, A., Bate, P., Prangnell, P.B., "Modeling texture development during equal channel angular extrusion of aluminum", Acta Materialia, 50, pp. 2121-2136, 2002.

4.       Tóth, L.S., et al., "Analysis of texture evolution in equal channel angular extrusion of copper using a new flow field", Acta Materialia, 52(7), pp. 1885-1898, 2004.

5.       Bagherzadeh, S., K. Abrinia, and Q. Han, "Analysis of plastic deformation behavior of ultrafine-grained aluminum processed by the newly developed ultrasonic vibration enhanced ECAP: Simulation and experiments", Journal of Manufacturing Processes, 50, pp. 485-497, 2020.

6.       Li, S., et al., "Finite element analysis of the plastic deformation zone and working load in equal channel angular extrusion", Materials Science and Engineering: A, 382(1), pp. 217-236, 2004.

7.       Beyerlein, I.J. and C.N. Tomé, "Analytical modeling of material flow in equal channel angular extrusion (ECAE) ", Materials Science and Engineering A, 380(1), pp. 171-190, 2004.

8.       Hasani, A. and Tóth, L.S., "A fan-type flow-line model in equal channel angular extrusion", Scripta Materialia, 61(1), pp. 24-27, 2009.

9.       Arruffat-Massion, R., Tóth, L.S., Mathieu, J.P., "Modeling of deformation and texture development of copper in a 120 degrees ECAE die", Scripta Materialia, 54, pp. 1667-1672, 2006.

10.   Hasani, A., Lapovok, R., Tóth, L.S., Molinari, A., "Deformation field variations in equal channel angular extrusion due to back pressure", Scripta Materialia, 58, pp. 771-774, 2008.

11.   Hasani, A. and L.S. Toth, "Deformation Field Analysis in Equal Channel Angular Extrusion of Metals Using Asymmetric Flow Function", Advanced Engineering Materials, 17(12), pp. 1760-1772, 2015.

12.   Tóth, L.S., Lapovok, R., Hasani, A., Gu, C.F., "Non-equal channel angular pressing of aluminum alloy", Scripta Materialia, 2009. 61: pp. 1121-1124.

13.   Hasani, A., Tóth, L.S. and Beausir, B., "Principles of Nonequal Channel Angular Pressing", Journal of Engineering Materials and Technology, 132(3), article 031001, 2010.

14.   Hasani, A., Tóth, L.S., and Mardokh Rouhani, S., "A New Flow Line Function for Modeling Material Trajectory and Textures in Nonequal-Channel Angular Pressing", Advances in Materials Science and Engineering, 2019, pp.1-6, 2019.

15.   Hasani, A., Sepsi, M., Feyzi, S. and Tóth, L.S., "Deformation field and texture analysis in T-ECAP using a flow function", Materials Characterization, 173, Pages 110912, 2021.

16.   Beausir, B. and Fundenberger, J.J., Analysis Tools for Electron and X-ray diffraction, ATEX - software. 2017: Université de Lorraine, Metz, France.

17.   Molinari, A. and L.S. Tóth, Tuning a self consistent viscoplastic model by finite element results—I. Modeling. Acta Metallurgica et Materialia, 1994. 42(7): pp. 2453-2458.

18.   Arzaghi, M., Beausir, B., Tóth, L.S., Contribution of non-octahedral slip to texture evolution of fcc polycrystals in simple shear, Acta. Mater., 2009, 57, 2440-2453.

Zhou, Y., K.W. Neale, and Tóth, L.S. "A modified model for simulating latent hardening during the plastic deformation of rate-dependent FCC polycrystals". International Journal of Plasticity, 1993. 9(8): pp. 961-978.