شبیه سازی تغییرات ریزساختار آلومینیوم 6061 در فرایند فشردن در کانال‌های ‌هم‌مقطع ‌زاویه‌دار با استفاده از روش مونت‌کارلو

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 4، دوره 28، شماره 1 - شماره پیاپی 15، اسفند 1395، صفحه 37-50   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v28i1.32927

نویسندگان

منصوره طاهری¹؛ محمدرضا ابوطالبی^{* 1}؛ سید حسین سیدین²؛ باقر محمدصادقی¹

¹علم و صنعت ایران

²دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

یکی از مهم‌ترین فرایندهای تغییرشکل پلاستیک شدید، فشردن در کانال‌های هم‌مقطع زاویه‌دار است. این روش دارای مزایای زیادی از جمله ریزدانگی بسیار شدید است. در این پژوهش، فرایند فشردن در کانال‌های هم‌مقطع زاویه‌دار آلیاژ آلومینیوم 6061 توسط نرم‌افزار آباکوس شبیه‌سازی و توزیع کرنش در نمونه استخراج شد. سپس ریز‌ساختار نمونه آنیل شده پس از فشردن در کانال‌های هم‌مقطع زاویه‌دار، توسط روش مونت کارلو، در محیط نرم‌افزار متلب، شبیه‌سازی و متوسط اندازه دانه نهایی پیش‌بینی گردید. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که با افزایش ناهمگنی توزیع کرنش در سطح نمونه فشرده شده در کانال‌های هم‌مقطع زاویه‌دار، ناهمگنی اندازه دانه‌ها در ریز‌ساختار نهایی پس از آنیل نیز بیشتر خواهد شد. همچنین، با افزایش زاویه کانال قالب، متوسط اندازه دانه نهایی پس از آنیل افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

آلیاژ آلومینیوم 6061؛ فرایند فشردن در کانال‌های هم‌مقطع زاویه‌دار؛ اجزاء محدود؛ مونت کارلو؛ اندازه دانه

مراجع

1. Valiev R.Z., Langdon T.G., “Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement”, Progress in Materials Science, Vol. 51, pp. 881-981, (2006).

2. Humphreys F.J., Hatherly M., “Recrystallization and related annealing phenomena”, Elsevier Science, Oxford, (1995).

3. Miodownik M.A., “A review of microstructural computer models used to simulate grain growth and recrystallisation in aluminium alloys”, Journal of Light Metals, Vol. 2, pp. 125–135, (2002).

4. Srolovitz D.J., Anderson M.P., Grest G.S., Sahni P.S., “Grain growth in two dimensions”, Scripta Metallurgica, Vol. 17, pp. 241-246, (1983).

5. Fu H.H., Benson D.J., Meyers M.A., “Analytical and computational description of effect of grain size on yield stress of metals”, Acta Mater., Vol. 49, pp. 2567-2582, (2001).

6. Sieradzki L., Madej L., “A perceptive comparison of the cellular automata and Monte Carlo techniques in application to static recrystallization modeling in polycrystalline materials”, Computational Materials Science, Vol. 67, pp. 156-173, (2013).

7. کاظمی نژاد م. ، "بررسی نا‌همگنی تغییر فرم و ریز‌ساختار سیم‌های تخت شده حاصل از نورد و آنیل نهایی بوسیله روش اجزاء محدود و مدل مونت کارلو"، رساله دکتری، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف، (1385).

8. حافظ‌حقیقت س.م. ، کریمی طاهری ع.، "پیش بینی رشد دانه در آلومینیم خالص به روش مونت کارلو"، مجله علمی پژوهشی شریف، شماره بیست و هشتم، ص. 37-29، ( 1383).

9. Humphreys F.J., “Modelling microstructural evolution during annealing”, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng., Vol. 8, pp. 893-910, (2000).

10. Srolovitz D.J., Grest G.S., Anderson M.P., “Computer simulation of recrystallization-I. Homogeneous nucleation and growth”, Acta Metall., Vol. 34, No. 9, pp. 1833-1845, (1986).

11. Marthinsen K., Lohne O., Nes E., “The development of recrystallization microstructure studied experimentally and by computer simulation”, Acta Metall., Vol. 37, No. 1, pp. 135-145, (1989).

12. Davies C.H.J., Hong L., “The cellular automaton simulation of static recrystallization in cold-rolled AA1050”, Scripta Materialia, Vol. 40, No. 10, pp. 1145-1150, (1999).

13. Anderson M.P., Srolovitz D.J., Grest G.S., Sahni P.S., “Computer simulation of grain growth-I. Kinetics”, Acta Metall., Vol. 32, No. 5, pp. 783-791, (1984).

14. Morhac M., Morhacova E., “Monte Carlo simulation algorithms of grain growth in polycrystalline materials”, Cryst. Res. Technol., Vol. 35, No. 1, pp. 117–128, (2000).

15. Srolovitz D.J., Grest G.S., Anderson M.P., Rollett A.D., “Computer simulation of recrystallization-II. Heterogeneous nucleation and growth”, Acta Metall., Vol. 36, No. 8, pp. 2115-2128, (1988).

16. Song X., Rettenmayr M., “Modelling study on recrystallization, recovery and their temperature dependence in inhomogeneously deformed materials”, Materials Science and Engineering A, Vol. 332, pp. 153-160, (2002).

17. Rollett A.D., Srolovitz D.J., Doherty R.D., Anderson M.P., “Computer simulation of recrystallization in non-uniformly deformed metals”, Acta Metall., Vol. 31, No. 2, pp. 627-639, (1989).

18. Song X., Rettenmayr M., Muller C., Exner H.E., “Modeling of recrystallization after inhomogeneous deformation”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 32, pp. 2199- 2206, (2001).

19. Kazeminezhad M., “Simulation the ultra-fine microstructure evolution during annealing of metal processed by ECAP”, Computational Materials Science, Vol. 43, pp. 309-312, (2008).

20. Radhakrishnan B., Sarma G.B., Zacharia T., “Modeling the kinetics and microstructural evolution during static recrystallization-Monte Carlo simulation of recrystallization”, Acta Mater., Vol. 46, No. 12, pp. 4415-4433, (1998).

21. Gil Sevillano J., Houtte P.V., Aernoudt E., “large strain work hardening and textures”, Progress in Materials Science, Vol. 25, pp. 69-412, (1980).

22. Kim W.J., Sa Y.K., Kim H.K., Yoon U.S., “Plastic forming of the equal-channel angular pressing processed 6061 aluminum alloy”, Materials Science and Engineering A, Vol. 487, pp. 360-368, (2008).

23. Li Y., Langdon T.G. , “Creep behavior of an Al-6061 metal matrix composite reinforced with alumina particulates”, Acta Mater., Vol. 45, No. 11, pp. 4797-4806, (1997).

24. Walasek T.A., “Experimental verification of Monte Carlo recrystallization model”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 157-158, pp. 262-267, (2004).

25. Kazeminezhad M., Karimi Taheri A., Kiet Tieu A., “Utilization of the finite element and Monte Carlo model for simulating the recrystallization of inhomogeneous deformation of copper”, Computational Materials Science, Vol. 38, pp. 765-773, (2007).

26. Iwahashi Y., Wang J., Horita Z., Nemoto M., Langdon T.G., " Principle of equal-channel angular pressing for the processing of ultra-fine grained materials", Scripta Materialia, pp. 143-146,(1996).

27. Deng G., Lu C., Su L., Tieu A.K., Li J., Liu M., Zhu H., Liu X., “Influence of outer corner angle (OCA) on the plastic deformation and texture evolution in equal channel angular pressing”, Computational Materials Science, pp. 1-9, (2013).

28. Eivani A.R., “Modeling of microstructural evolution during homogenization and simulation of transient state recrystallization leading to peripheral coarse grain structure in extruded Al-4.5Zn-1Mg alloy”, PhD thesis, department of Material Science and Technology, the Delft University of Technology, (2010).