התכונות המכאניות של מתכות מגוללות מעוצבות מאוד על ידי המבנה הפנימי שלהם, במיוחד המרקם הקריסטלגרפי ואת האנזוטרופיה וכתוצאה מכך כוח . Yield, פרמטר עיצוב קריטי עבור יישומים מבניים, הוא לא טרופי ברוב המוצרים המגוללים; זה משתנה באופן משמעותי עם כיוון טעינה.עבור חומרים מדענים ומהנדסים, הבנה עמוקה של איך מרקם מתפתח במהלך עיבוד תרמומי וכיצד הוא מתורגם לאפקטים חיוניים עבור ביצועים, תרכובת חומר מנבא, ואפקטים, הוא חיוני עבור מודלים חומר מכניים, וטכניקות חומר מכניות, וטכניקות מורכבות אלה.

מה זה טקסט במתכת?

טקסט מתאר את ההפצה הסטטיסטית של אוריינטציה גבישית של גרגרים בתוך מתכת פוליקלקלין.בפוליקריסטל אקראית מושלמת, גרגרים מוכוונת באופן אחיד בכל הכיוונים, המוביל לנכסים מרובים איזוטרופיים.עם זאת, במהלך הגלגול, המתכת עוברת עיוות פלסטי חמור שמיישר מערכות גבישיות מסוימות עם הכיוון המתגלגל (העבר), בכיוון ההפוך (TD), וכיוון רגיל זה יוצר היערכות).

מקור: Rolling Textures

העיוות הרולינג מטיל מצב דחיסה של מטוס.גרינס מהדהד על ידי הפעלת מערכות חלקלק המאפשרות להם להתאים את השינוי בצורת המוטל.המרקם התוצאה תלוי מאוד במבנה הקריסטל של המתכת:

  • (FLT:0) Face-Centered Cubic (FCC) Metals:Felo:Felo: 1 ממרקמים מתגלגלים אופייניים כוללים את הנחושת-סוג (near {112} & gt;111 >111 >;; p (near) ו- S- S-p (ne-i-p (ne-i-gt;634; ו-type) של ערימה של ערימה של תרכובות של תרכובות של תרכובות (S) הם מושפעים (למשל, לדוגמה, תרכובות של תרכובות של תרכובות פחמן (Slowing) ו-Squareme) ו-Slowing) ו-Sap (Slowing) ו-Sap (Sap) ו-ip (Sap) ו-ip (Sap (Sap) ו-ip (Sap) ו-ip (Sap (Sap) ו-ip (Sap (Sapation) ו-ip (Sap (Sap) ו-ip (Sap) ו-ip (Sap) ו-ip (Sap) ו-ip (
  • (FLT:0)Body-Centered Cubic (BCC) Metals:Felo:Felo: 1 (הרכיבים המרובים הדומיננטיים הם α-fiber (עם ה- < 110 > ציר במקביל ל-RD) ו- γ-fiber (עם מטוס המקביל למשטח גיליון) כוללים 001; ו- 110; ו-cookies; הם בעלי יכולת עיבוד גבוהה; ו-Commont; הם בעלי יכולת עיבוד גבוהה; ו-Commont; ו-Commonivd; ו-Commonivd; ו-Commonivd; הם פועלים ב-Commonivd; ו-Commoni-Commonivd; ו-Commont; ו-Commont; ו-Commonivt; ו-Commont; ו-Commoni) ו-Commont; ו-Commonivt; ו-Fvt; ו-Commonimma; ו-Commoni-Commoni-Commont; ו-Commonivt; ו-F; ו-F; ו
  • (FLT:0)Hexagonal Close-Packed (HCP) Metals:Figture 1:Fuaph Texture Development in HCP מתכות (למשל, titanium, מגנזיום, zirconium) מורכב יותר בשל מערכות חלקות מוגבלות.מרקמים מתגלגלים טיפוסיים לקדם היערכות באט ( & gt;-axis ליד ND) או הסתברות (amet), ו-amet;

המונחים: Texture

טקסט מוגדר באמצעות דיפרקציה רנטגן (XRD) כדי לבנות דמויות הקוטב, אשר לאחר מכן מופנות באמצעות שיטות מתמטיות (למשל, הרחבה סדרה, WIMV, או E-WIMV) כדי להניב את הפונקציה ההתפלגות אוריינטציה (ODF). אלקטרון אחורי אחורית אלקטרון (EBSD) מספק נתונים נפתרים באופן מרחבי ברמה של דגנים אלה הם טכניקות הכרחיות לעיבוד הסופי.

הבנה של Anisotropy ב- Rolled Metals

Anisotropy מתייחס התלות הכיוון של תכונות החומר.במתים מגולגלים, anisotropy הוא בעיקר תוצאה של מרקם קריסטלוגרפיה והמרקם המורפולוגי (צורה של גררנות) יש חשש מסוים כי מרכיב עשוי להיות חזק בכיוון אחד אבל חלש משמעותית באחר, המוביל למצבים בלתי צפויים.

« אנצרוטרופיה: מודלים מקרוזקויים

כדי לחזות תשואות אסטרונוטרופיות, כמה קריטריונים של תשואה פנומנולוגית פותחו.הקריטריון הקלאסי ביותר הוא FLT:0 â € ¢ ⁇ FLT 1 של 1948, אשר מרחיב את פון מיז' הוא קריטריון טרופי על ידי שילוב של שישה קריטריונים אנזוטרופיים חזקים של הראווה או ערכי r-values בכיוונים שונים.

מודלים מתקדמים יותר כוללים:

  • (ב) ,0) ,(Barlat's Yld89 ו Yld2000-2dקריטריונים FLT:1 - תוכנן במיוחד עבור ⁇ אלומיניום, חשבונאות עבור המבנה קריסטל.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0Crystal plasticity Models (CPFEM) FLT:1 - משלב ישירות נטיות דגנים ופעילות החלקלק המקומי כדי למקם משטחים של תשואה אנזוטרופית מהנתונים מרקמים.

ההרחבה בין טקסט ל- Anisotropic Yield

הפיזיקה הבסיסית מושרשת ב-FLT:0 [Schmid factorFLT:1] בפוליקריסטל, גרגרי עם אוריינטציה שתואמים מערכות חלקלקות לטובת תשואות כיוון הלחץ המיושם בלחץ נמוך יותר. מרקם חזק מרכז דגנים רבים עם גורמים גבוהים של שמיד לאורך הכיוון המועדף, צמצום כוח בכיוון זה תוך הגדלתו במקום אחר.

Anisotropy Coefficients and r-Value

ה- Lankford coefficient (r-value) הוא מדד מעשי של מתכות נייר רגיל.זה מוגדר כיחס של זן אמיתי עובי אמיתי במבחן רבילי.ערך גבוה (כמעט 1.5>) מצביע התנגדות טובה לדיעה ומכאן יעילות טובה יותר של לוחות חזקים יותר.הערך r-M הוא רגיש מאוד: מתכות עם רכיב חזק יש ערך נחושת גבוה יותר מאשר תרכובות חזקות של גוף; בעוד שרטוט חזק יותר עם נוגדנים חזק.

השפעה על טקסט ו Anisotropy על כוח Yield

ההשפעה הישירה של מרקם ו anisotropy על כוח התשואות היא מרכזית הביצועים המכניים של מוצרים מגלגלים.סעיף זה דן במנגנונים שבאמצעותם השפעות מרקם משפיעות על כוח התשואות וכיצד תכונות התשואות האנזוטרופיות משפיעות על תכנון הנדסי.

חיזוק כיוון באמצעות טקסט

כאשר מתכת מרוקנת עמוסה בכיוון התואם עם ההיערכות הקריסטלגרפית, הפעילות החלקלקת מוגבלת, הגדלת הלחץ ההסרה הקריטי (CRSS) הנדרשת כדי ליזום עיוות פלסטי.זה מוביל לכוח תשואה גבוה יותר בכיוון זה. versely, טעינה לאורך כיוון שממריץ קל (כיוון רך) מפחיתה את כוח התשואות.

Anisotropic Yield Surfaces in Practice

פני השטח הנמדדים עבור גלידות מתגלגל הם אליפסואיד, השגת הרדיאלי שלהם בכיוונים של מרקם חזק יותר.ליצירת סימולציות, תיאור משטח תשואה מדויק הוא קריטי.שימוש בקריטריונים של isotropic von Mises יהיה לחזות בטעות כי החומר נכנע באותה מידה בכל הכיוונים, פוטנציאל להוביל שגיאות בחיזוי האביב, אופטימיזציה כוח ריק, וחיזוי כישלונות של תוכנה סופית מודרנית (למשל, CEM, כולל מודלים אלה, כגון CTP), כמו CEMDNA-ACT, כולל מודלים כגון, כגון, כמו CEMDNA, כולל מודלים כגון, כולל CPTNA, כולל CPTNA, כולל CPTNA, כולל CPTACT, כולל CEMD), כמו CPTNA, כולל מודלים כגון, כולל CPTACT.

מקרה מחקרים

  • (FLT:0) אלומיום 6016-T4 עבור לוחות גוף הרכב:FLT:1 המרקם של ⁇ זו לאחר גלגול חם ו annealing מורכב קוביה ו P אוריינטציהs.ה anisotropy וכתוצאה מכך הוא מתון (r-value) - 0.7-0.9), אשר מפחיתה אוזן בכוסים נמשכים, תשואות כוח בין 0, 45, ו- ° ל- 90 מעלות כדי להשפיע על חלק עד 5.
  • (FLT:0Dual-phase (DP) פלדה למבנים התרסקות: FLT:1 DP פלדות יש חזק γ-fiber לאחר annealing ביקורתי.זה נותן ערך גבוה (>1.5) וכוח תשואה שהוא הגבוה ביותר ב 45 מעלות ל-RD, אשר מועיל ספיגה אנרגיה במתקני צד-אימפריאל כי הם טעון בזווית זו.
  • (FLT:0 Magnesium AZ31 גליונות התגלגלו: ⁇ FLT:1 , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ AZ31 גליונות: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

גורמים המשפיעים על פיתוח טקסט

האבולוציה של טקסט במהלך גלגול ו annealing לאחר מכן נשלט על ידי שילוב מורכב של משתנים עיבוד ונכסים חומריים.הבנת גורמים אלה מאפשר הנדסה מרקם מכוונת.

1.הטמפרטורה הרולינג

חם מתגלגל (טמפרטורה של שחזור מחדש) בדרך כלל מייצר מרקמים של תיקון כי שונה מרקמים עיוותים דה-רפורמציה. באלומיניום, גלגול חם לעתים קרובות מניב מרקם קוביה, בעוד שגלגול קר שומר על רכיבי עיוות.טמפרטורות גם משפיע על קינטיקה התאוששות דינמי ותיקון מחדש, אשר משנה את המרקם הסופי.

2.R.R.R.R. REduction Ratio

הפחתות גבוהות יותר (למשל, > 90% בגלגול קר) מחזקות את רכיבי מרקם עיוות.במת FCC, ירידה מ-50% עד 95% בהדרגה משנה את המרקם מ נחושת/מוחות מעורבבים לנטייה נחושת מוגדרת היטב.עם זאת, ירידה מוגזמת עלולה להוביל ללהקות הרהר ומרקם באמצעות עובי, אשר עלול לגרום באמצעות anthickness anotropy.

שיעור קירור אחרי הרולינג

קירור מהיר יכול לדכא החלמה ולשמור על מרקם עיוות, בעוד קירור איטי מאפשר רסט סטטי, אשר עשוי להחליש או לשנות את המרקם.בפלדה, קירור מבוקר לאחר גלגול חם משמש כדי להשיג גודל דגנים צריח ומרקם עבור צורה.

4.Alloyקומפוזיציה

אלמנטים של זיקוק משפיעים על ערימה של אנרגיה לקויה, פתרון מוצק חיזוק, והתנהגות משקעים, אשר כולם להשפיע על פעילות מערכת חלקה ומרקם. לדוגמה, הוספת מגנזיום אלומיניום מפחיתה את SFE, קידום המרקם מסוג פליז. ב ⁇ טיטניום, תוספות ⁇ לקבוע את β-phase יציבות, אשר משנה את המרקם מתפתח במהלך β-to-alphaal-to; טרנספורמציה;

5.הטקסט הראשוני

מרקם ההתחלה לפני הגלגול יכול להטיא את מסלול הטקסטורה.לדוגמה, גיליון אלומיניום קובייה-טקסטואלי יעבור אבולוציה מרקם שונה במהלך מתגלגל מאשר מרקם אקראי, המשפיע על האנזוטרופיה הסופית.

אסטרטגיות לשלוט Anisotropy

שליטה על anisotropy במכות מגולמות לעתים קרובות כרוך שינוי המרקם באמצעות טיפולים מכניים או תרמיים.המטרה היא להשיג איזון בין כוח, צורה, אחידות כיוון.

1 הצלב-Rolling

במקום unidirectional מתגלגל לכיוון מתגלגל על ידי 90 מעלות בין עובר.זה משבש את ההתפתחות של מרקם חד-צדדי חזק, וכתוצאה מכך אוריינטציה גרגר אקראי יותר וצמצם אנזוטרופיה.זה יעיל במיוחד עבור מתכות HCP כמו מגנזיום טיטניום.

2 סימטרי הרולינג

באמצעות מהירויות רול שונות או קוטרים, סימטרי מתגלגל מציג עיוות של Shear דרך עובי גיליון. זה Shear יכול למרקם את החומר שונה מאשר אימון פשוט מתגלגל, לעתים קרובות מחליש או אקראית את הטקסטורה.זה כבר שימש כדי לשפר את הגמישות של ⁇ אלומיניום לייצר מרקמים ביזל חלשים מגנזיום.

טיפול בבטיחות

אנליז לאחר עיוות יכול להחליף מרקם עיוות עם מרקם של רססטיזציה שיש לו אנזוטרופיה שונה.לדוגמה, משוחרר קר ללא סייג (IF) פלדה annealed לפתח γ-fiber מקבל גבוה r-values-values. Two-שלב anealing (recovery + Retrasis) יכול להיות גדול יותר גרגר ו-rempregenretraregenretraampretraastrentancetancetancetancetancetancetation, אשר עשוי להשפיע על ידי פתרון גבוה.

4.הופנה מהדף Texture Control

הוספת כמויות קטנות של אלמנטים מסוימים יכול לקדם מרקמים ספציפיים.בפלדה, חנקום (Nb) טיטניום (Ti) microalloying טופס carbides כי למקם גבולות דגנים ו retard retrastallization, שמירה על מרקם עיוות. in מגנזיום, סגסוגת עם אלמנטים נדירים של כדור הארץ (למשל, Gd, Y) מחליש באופן דרמטי את המרקם ואת יכולת הפעולה על ידי לא מגובשת.

5.מספר רפורמות פלסטיות (SPD)

תהליכים כמו angular לחיצה (ECAP) או torsion בלחץ גבוה (HPT) לייצר חומרים אולטרה-מחוסנים עם מרקמים ייחודיים שניתן להתאים להתנהגות איזוטרופית או עיבוד ספציפי. ECAP על ידי תוואי A, B, או C משנה את האבולוציה המרקם ויכול להניב תכונות מכניות לאחר מעברים.

שיקולים מתקדמים: מודלים וסימציה

עיצוב חומרים מודרניים יותר מסתמך על כלים חישוביים כדי לחזות מרקם ו anisotropy מפרמטרי עיבוד.מודלים של Crystal plasticity (למשל, VPSC, CPFEM) משלבים מידע ברמת דגנים כדי לחזות את האבולוציה במהלך הגלגול ואת התשואות האנסוטרופיות וכתוצאה מכך ניתן לשלב מודלים אלה עם סימולטורים תהליכים (למשל, DEFORM, Simu) כדי לייעל את לוח הזמנים לנכסים הרצויים.

למידה ב-Shineure Engineering

גישות מתפתחות להשתמש בלמידה של מכונות כדי למפות משתנים עיבוד (temperature, הפחתה, שביל מתוח) לרכיבי מרקם סופיים ולהניב אנזוטרופיה. רשתות נילי המוכשרות על נתונים ניסיוניים נרחבים יכולים במהירות לסלול את מסלול עיבוד המסך ללא משפט יקר וטרור.

מסקנה

טקסט ו anisotropy הם היסוד לכוח התשואות של מתכות התגלגלות.על ידי שליטה באוריינטציה קריסטלוגרפיה באמצעות תנאי מתגלגל, טיפול חום, סגסוגת, מהנדסים יכולים להתאים תכונות מכניות כדי לענות על תרחישים מסוימים עומס וליצור דרישות. Anisotropic תשואה מודלים גבישיים לספק כלים חזקים לתכנון וסימולציה, המאפשר חיזוי מדויק של ביצועים.