بررسي عملكرد آلومينيوم 7075 تحت فرآيند CGPشده به عنوان بالك سازه هاي فضايي

Investigating the Behavior of Aluminum 7075 under the Process of CGP as the Fin of Space Structures

يكي از رويكردهاي جديد براي توليد مواد با دانه هاي بسيار ريز، اعمال تغيير شكل پلاستيك شديد روي نمونه اوليه با دانه هاي درشت است. در اين روش با اعمال چندين مرحله كرنش هاي شديد روي نمونه، اندازه دانه ها تا مقياس نانومتري كاهش مي يابد و منجر به بهبود خواص مكانيكي و فيزيكي در فلز مي شود. يكي از مهم ترين روش ها براي اين منظور، فرآيند CGPشده است. به دليل نياز به وزن كم بالك سازه هاي فضايي، ورق هايي از جنس آلياژهاي آلومينيوم، آلومينيوم 7075-T6 و فولاد 4130 انتخاب شدند. رفتار مكانيكي ورق ها براي ساخت بالك به صورت تجربي مورد مطالعه قرار گرفت. شبيه سازي برهم كنش ميان سيال و سازه براي مدل بالك خميده با سه آلياژ مختلف انجام شد و ميزان تغيير شكل به وجودآمده براي موشك در حال پرواز با يكديگر مقايسه شدند. نتايج نشان مي دهد كه اندازه ذرات بالك آلومينيوم 7075-T6، با افزايش مراحل پرسكاري از 60ميكرون به 270نانومتر كاهش داشته است، در حالي كه استحكام تسليم در عبور چهارم نسبت به نمونه آنيل شده 38% افزايش مي يابد. مقدار استحكام كششي نيز با 34% افزايش، بهبود يافته و درصد ازدياد طولي در عبور چهارم به پايين ترين مقدار خود، يعني 40% كاهش پيدا كرده است. مجموع تغيير شكل در بالك با جنس آلومينيوم 7075-T6 با فرآيند CGPشده با 99/9% بهبودي همراه بوده، ليكن مقدار تغيير شكل در بالك فولاد 4130، با 0/1% مجموع تغيير شكل نسبت به جنس آلومينيوم 7075-T6 كمتر است

One of the new approaches to produce nanoscale metals with ultera fine grains is applying severe plastic deformation on initial sample with coarse grains. In this method, by applying intense strain to the sample in several steps, the size of the grain decreases to a nanoscale, which results in the improvement of the mechanical and physical properties of the metals. One of the most important methods for this purpose is the constrained groove pressing (CGP) method. Due to the need for a small weight of space structures, sheets of aluminum alloys, aluminum7075-T6, and steel 4130 were selected. The mechanical behavior of the sheets was studied experimentally. The simulation of the interaction between the fluid and the structure was performed for a curved fin model with three different alloys and the deformation of the flying rocket was compared. The results show that the size of the aluminum7075-T6 block decreases from 60 microns to 270 nm with increasing the stages of the process, while the yield strength in the fourth pass increases compared to the annealed sample by 38%. The tensile strength increased by 34%, and the length elongation in the fourth passes reduced by 40%. The total deformation in the fin of the aluminum 7075-T6 improved to 99.9% with the CGP process. However, the amount of deformation in the steel 4130 fin compared to the CGPed aluminum7075-T6 is less than 0.1% of the total deformation.