پیش بینی خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم در عملیات سایش مکانیکی سطح با استفاده از مدل سازی تحلیلی

پژوهش حاضر با هدف بررسی و ارایه یک مدل تیوری مبتنی بر چگالی نابجایی ها به منظور پیش بینی خواص مکانیکی آلومینیم تحت عملیات سایش مکانیکی سطح SMAT همراه با اعتبار سنجی تجربی آن و با تاکید بر فرایند نانوبلوری شدن تعریف شده است. با توجه به این که خواص مکانیکی مواد نانوبلوری شده به منطقه گرادیان اندازه دانه که در آن اندازه دانه از ده ها نانومتر تا ده ها میکرومتر از سطح خود متغیر است نسبت داده می شود . برای پیش بینی رفتار این مواد معادلات ساخت مندی متفاوتی ارایه شدهاست. معادلا ت ساخت مندی در ساختارهای گرادیانی دارای یک ترم وابسته به دانسیته نابجایی ها هست تا تغییر خواص مواد با تغییر دانسیته نابجا یی ها و اندازه ی دانه، مشخص شود. ساختارگرادیانی ماده مانند یک ساختار کامپوزیتی چند لایه فرض شده است که لایه های آن دارای اندازه دانه های متفاوت هستند ابتدا برای تعیین منحنی تنش کرنش در هر لایه مدل Kocks–Mecking–Estrin (KME) انتخاب شد و سپس برای تعیین منحنی تنش کرنش کل ماده ازمدل rule of mixtures (ROMs) استفاده شد.به منظور اعتبار سنجی مدل تیوری، برروی آلومینیم خالص ، عملیات سایش مکانیکی سطح در زمان 15 دقیقه و با اندازه ساچمه های 2 میلیمتری و فرکانس 6 هرتز انجام شد. و سپس آزمون کشش انجام شد و نتایج آزمون کشش نشان داد که این فرایند باعث بهبود خواص مکانیکی نمونه ها می شود. تحت این عملیات در امتداد عمق از سطح یک شیب نانومتری به میکرومتری در توزیع اندازه دانه به علت افت کرنش و نرخ کرنش ایجاد می شود. ریز دانه شدن تحت این فرایند ، سبب تغییر خواص سطحی از جمله افزایش سختی و استحکام میشود.و همچنین نشان داده شد که مدل پیشنهادی در پیش بینی خواص مکانیکی موفق بوده و مطابقت خوبی با داده های تجربی دارد.در نتیجه برای طراحی بهینه این ساختارها و پیش بینی خواص آن ها می توان از مدل سازی استفاده کرد. این مدل ها توانایی پیش بینی کنترل داکتیلیته و استحکام، پیش بینی تغییرات داکتیلیته و استحکام بر حسب کسر حجمی ساختار گرادیانی و تغییرات اندازه دانه در سطح قطعه و در نظر گرفتن عیوب ساختار را دارند.

کلیدواژه ها:

عملیات سایش مکانیکی سطح ، خواص مکانیکی ، مدل سازی ، آلومینیم