بررسی مکانیزم‌های نرم شدن و تعیین معادلات ساختاری در طی تغییر شکل داغ آلیاژ آلومینیوم 5456

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه اراک، گروه مهندسی مواد و متالورژی

2 دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

3 دانشگاه اراک

4 مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

شناخت مکانیزم‌های نرم شدن آلیاژهای نوردی آلومینیوم در طی شکل‌دهی داغ به منظور کنترل ساختار و ریزساختار و پیش‌بینی تنش سیلان جهت شبیه‌سازی صحیح فرآیند شکل‌دهی از اهمیت بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر، آزمایش فشار داغ جهت شناخت رفتار شکل‌دهی داغ آلیاژ آلومینیوم 5456 و تأثیر پارامتر‌های دما، کرنش و نرخ کرنش بر تنش سیلان آن‌ها انجام گرفت. نمونه‌های استوانه‌ای شکل از آلیاژ مذکور به قطر mm10 و ارتفاع mm15 در دماهای 400،350، 450، 500، ˚C550 و نرخ کرنش‌های 1، 1/0،‌ 01/0، 1-s 001/0 تا کرنش 7/0 تغییر شکل داده شده و بلافاصله پس از پایان تغییر شکل داغ به منظور مطالعه ریزساختاری در آب کوئنچ شدند. بررسی منحنی‌های سیلان آلیاژ مذکور با استفاده از نتایج آزمایش فشار داغ نشان می‌دهد که با افزایش دمای تغییر شکل‌ و کاهش نرخ کرنش، تنش سیلان کاهش یافته و به دیل انرژی نقص در چیده شدن بالای آلومینیوم تمایل به بازیابی دینامیکی بیش از تبلورمجدد دینامیکی است. به کمک معادلات ساختاری، روابط لازم برای محاسبه تنش قله این آلیاژ در شرایط مختلف دما و نرخ کرنش بیان گردید و انرژی فعال‌سازی تغییر شکل داغ این آلیاژ KJ.mol-1 182 محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of restoration mechanism and constitutive equations of AA5456 Aluminum alloy during hot deformation process

نویسندگان [English]

  • Yousef Payandeh 1
  • Bahman Mirzakhani 2
  • Navid Nezamabadi 3
  • Hossein Momeni 4
1 Department of Materials Science & Engineering, Faculty of Engineering, Arak University
2 Department of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
3 Arak University
4 University Complex of Materials and Manufacturing Technology, Malek-e-Ashtar University of Technology
چکیده [English]

Understanding softening mechanisms of wrought aluminum alloy during hot deformation processes is important in order to control microstructure and to predict flow stress accurately in simulation. In this paper, hot compression tests have been done to study the hot deformation behavior of an A5456 aluminum alloy. The effect of temperature, strain and strain rate on flow behavior of the alloy has been studied as well. For this meaning, several cylindrical samples with respectively 10 and 15 mm in diameter and length have been subjected to the test at 350, 400, 450, 500 and 550 °C, strain rates of 0.001, 0.01, 0.1, 1 s-1 and strain of 0.7. The samples where then immediately quenched in water in order to study the microstructure. Analysis of the strain – strain curves at different deformation conditions show that the flow stress decreases with increasing the test temperature and decreasing the strain rate. Because of high stacking fault energy of aluminum alloy, the dominant softening mechanism in this alloy is dynamic recovery. From experimental results, the equations governing the hot deformation behavior of the material have been determined at peak stress and activation energy of 182 KJ/mol for hot deformation process has been obtained.

کلیدواژه‌ها [English]

  • A5456 aluminum alloy
  • Hot deformation
  • Dynamic recrystallization
  • dynamic recovery
  • Constitutive equations
1.Tehovnik, F., Burja, J., Podgornik, B.: Microstructural Evolution of Inconel 625 during Hot Rolling. Mater. Tehnol. 49, 801–806 (2015).
2. Rajamuthamilselvan, M., Ramanathan, S.: Hot Deformation Behaviour of 7075 Alloy. J. Alloys Compd. 509, 948–952 (2011).
3.Humphreys, F.J., Hatherly, M.: Recrystallization and Related Annealing Phenomena. Elsevier Science (2012).
4. Meng, G., Li, B., Li, H., Huang, H., Nie, Z.: Hot Deformation and Processing Maps of an Al–5.7wt.%Mg Alloy with Erbium. Mater. Sci. Eng. A. 517, 132–137 (2009).
5. Cabañas, N., Penning, J., Akdut, N., De Cooman, B.C.: High-Temperature Deformation Properties of Austenitic Fe-Mn Alloys. Metall. Mater. Trans. A. 37, 3305–3315 (2006).
6. Paul, B., Sarkar, A., Chakravartty, J.K., Verma, A., Kapoor, R., Bidaye, A.C., Sharma, I.G., Suri, A.K.: Dynamic Recrystallization in Sintered Cobalt during High-Temperature Deformation. Metall. Mater. Trans. A. 41, 1474–1482 (2010).
7. Hosseinipour, S.J.: An Investigation into Hot Deformation of Aluminum Alloy 5083. Mater. Des. 30, 319–322 (2009).
8.Wen, D.-X., Lin, Y.C., Li, H.-B., Chen, X.-M., Deng, J., Li, L.-T.: Hot Deformation Behavior and Processing Map of a Typical Ni-Based Superalloy. Mater. Sci. Eng. A. 591, 183–192 (2014).
9. Lin, Y.C., Li, L.-T., Xia, Y.-C., Jiang, Y.-Q.: Hot Deformation and Processing Map of a Typical Al–Zn–Mg–Cu Alloy. J. Alloys Compd. 550, 438–445 (2013).
10. Guo, L., Yang, S., Yang, H., Zhang, J.: Processing Map of As-cast 7075 Aluminum Alloy for Hot Working. Chinese J. Aeronaut. 28, 1774–1783 (2015).
11. Fan, C., Peng, Y., Yang, H., Zhou, W., Yan, H.: Hot Deformation Behavior of Al–9.0Mg–0.5Mn–0.1Ti Alloy Based on Processing Maps. Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 27, 289–297 (2017).
12. Jiang, H., Yang, L., Dong, J., Zhang, M., Yao, Z.: The Recrystallization Model and Microstructure Prediction of Alloy 690 during Hot Deformation. Mater. Des. 104, 162–173 (2016).
13. Wang, Y., Pan, Q., Song, Y., Li, C., Li, Z., Chen, Q., Yin, Z.: Recrystallization of Al-5.8Mg-Mn-Sc-Zr Alloy. Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 23, 3235–3241 (2013).
14. Cho, J.R., Bae, W.B., Hwang, W.J., Hartley, P.: A Study on the Hot-Deformation Behavior and Dynamic Recrystallization of Al–5 wt.%Mg Alloy. J. Mater. Process. Technol. 118, 356–361 (2001).
15. Zhang, H., Jin, N., Chen, J.: Hot Deformation Behavior of Al-Zn-Mg-Cu-Zr Aluminum Alloys during Compression at Elevated Temperature. Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 21, 437–442 (2011).
16. Babu, K.A., Mandal, S., Athreya, C.N., Shakthipriya, B., Sarma, V.S.: Hot Deformation Characteristics and Processing Map of a Phosphorous Modified Super Austenitic Stainless Steel. Mater. Des. 115, 262–275 (2017).
17. Puchi-Cabrera, E.S.: Simple Constitutive Description of Al–5·5Mg Alloy Deformed at Elevated Temperatures and Strain Rates. Mater. Sci. Technol. 22, 699–705 (2006).
18. McQueen, H.., Ryan, N..: Constitutive Analysis in Hot Working. Mater. Sci. Eng. A. 322, 43–63 (2002).
19. Aliakbari Sani, S., Ebrahimi, G.R., Kiani Rashid, A.R.: Hot Deformation Behavior and Dynamic Recrystallization Kinetics of AZ61 and AZ61 + Sr Magnesium Alloys. J. Magnes. Alloy. 4, 104–114 (2016).
20. Wu, F., Xu, W., Jin, X., Zhong, X., Wan, X., Shan, D., Guo, B.: Study on Hot Deformation Behavior and Microstructure Evolution of Ti55 High-Temperature Titanium Alloy. Metals (Basel). 7, 319 (2017).
21. Mrówka-Nowotnik, G., Sieniawski, J., Kotowski, S., Nowotnik, A., Motyka, M.: Hot Deformation Of 6XXX Series Aluminium Alloys. Arch. Metall. Mater. 60, 1079–1084 (2015).
22. Mirzadeh, H., Cabrera, J.M., Najafizadeh, A.: Modeling and Prediction of Hot Deformation Flow Curves. Metall. Mater. Trans. A. 43, 108–123 (2012).
23. Huang, X., Zhang, H., Han, Y., Wu, W., Chen, J.: Hot Deformation Behavior of 2026 Aluminum Alloy during Compression at Elevated Temperature. Mater. Sci. Eng. A. 527, 485–490 (2010).
24. Peng, J., Wang, Y., Zhong, L., Peng, L., Pan, F.: Hot Deformation Behavior of Homogenized Al–3.2Mg–0.4Er Aluminum Alloy. Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 26, 945–955 (2016).
25. Prasad, Y.V.R.K., Rao, K.P., Sasidhara, S.: Hot Working Guide: A Compendium of Processing Maps, Second Edition. ASM International, (2015).