اثر دما و آهنگ کرنش بر خواص جریان

اثر دما و آهنگ کرنش بر خواص جریان

بررسی اثر دما و آهنگ کرنش بر خواص جریان (Effect Of Temperature & Strain Rate On Flow Properties) با ترکیب تعاریف دما و رابطه تنش جریان با آهنگ کرنش، انجام می گیرد و از ترکیب این روابط معادله زیر بدست می آید.

که ΔH انرژی فعال‌سازی برحسب کالری بر مول و رابطه آن با انرژی فعال‌سازی Q به شکل ((Q=mΔH است که m حساسیت آهنگ کرنش است. کمیت Z پارامتر زنر-هولمن نامیده می‌شود. این پارامتر ممکن است آهنگ کرنش متغیر با دما هم نامیده شود:

هنگامی که اولین بار معادله 1 ارائه شد، به مراتب بیشتر از امروز مورد بحث قرار گرفت. پیشنهاد شد که معادله 1 معادله مکانیکی حالت را نشان دهد، یعنی، تنش جریان فقط به مقادیر لحظه‌ای کرنش، آهنگ کرنش و دما وابسته باشد، درست به همان طریقی که فشار یک گاز ایده‌آل فقط به مقادیر لحظه‌ای حجم و دما بستگی دارد. در حالی که تجربیاتی ثبت شده که در آن‌ ها ماده از معادله مکانیکی حالت تبعیت می‌کند، تجارب زیاد دیگری نیز وجود دارد که طبق آن‌ ها تنش جریان علاوه بر مقادیر لحظه‌ای به شرایط قبلی دما و آهنگ کرنش نیز بستگی دارد. چون اساسا خواص جریان به ساختار {{نابجایی}} بستگی دارد، و این ساختار هم به شدت به دما و تاریخچه آهنگ کرنش بستگی دارد، لذا جای تعجب نیست که خواص جریان یک فلز که معمولا در تست کشش تعیین می‌ شود به‌ طور کلی از قانون معادله مکانیکی حالت پیروی نکند. با این حال، هارت، به‌ طور نظری نشان داده است که چگونه تنش جریان در ساختار ثابت می‌ تواند به‌ صورت تابعی از آهنگ کرنش و دما توسط آزمایش‌ های رهایی تنش تعیین شود. در این آزمایش‌ ها ابتدا نمونه به سرعت در حالت کشش تغییر شکل یافته به سطح کرنش الاستیک مورد نیاز می‌رسد. سپس فک دستگاه ثابت نگه داشته شده، از طریق تبدیل کرنش الاستیک موجود در نمونه به کرنش پلاستیک رهایی تنش نتیجه می‌شود. از داده‌ های مربوط به رهایی تنش در اثر زمان، روابط تنش - آهنگ کرنش در کرنش‌های پلاستیک مختلف نتیجه می‌شود. محققی به نام لی نشان داده است که داده‌های مربوط به آهنگ کرنش - تنش جریان که به این طریق برای تعدادی از فلزات fcc و bcc به‌دست آمده از یک قانون معادله مکانیکی تبعیت می‌ کنند.

رابطه‌ای که به‌ ویژه برای نشان دادن ارتباط تنش، دما و آهنگ کرنش در شرایط گرم کاری مفید است توسط سلارس و تگارت ارائه شده است:

که A، α و n´ ثوابت تجربی و Q هم انرژی فعال‌ سازی است. در تنش‌های کم (ασ <0.8)، معادله فوق به یک رابطه توانی نظیر رابطه‌ ای که برای تشریح رفتار خزش استفاده می‌ شود، تبدیل می‌ شود:

و در تنش‌های زیاد (ασ‌ > 1.2). رابطه فوق به یک رابطه نمایی (اکسپو نانسیل) تبدیل می‌ شود:

اعداد ثابت α و n´ طبق رابطه β=αn´ به هم مرتبط هستند، طوری که α و n´ به‌ راحتی از آزمایش در تنش‌ های کم و زیاد به‌دست می‌ آیند. اگر در معادله 3 برحسب ασ در مختصات log-log رسم شود، داده‌ ها به‌صورت یک دسته خطوط مستقیم موازی رسم می‌ شوند (برای هر دما یک خط مستقیم). انرژی فعال‌سازی Q از منحنی logέ، در sinh ασ ثابت، برحسب 1/T به‌دست می‌آید.

منابع و پیوندها