Süperplastik Zn-22al Alaşımında Ultra İnce Tane Oluşumunun Oda Sıc. Şekillendirilebilirliğe Etkisinin Deneysel Ve Sayısal Olarak İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, ilk olarak Zn-22Al alaşımı uygulanan aşırı plastik deformasyon (APD) yöntemi ile ultra-ince tane (UİT) yapılı (Tane boyutu: 200nm) hale getirildi. Daha sonra oluşturulan bu yapının tek ve iki eksenli gerilme altındaki şekillendirilebilirlik davranışı deneysel ve sayısal olarak analiz edildi. İki eksenli gerilme altında analiz için minyatürüze edilmiş Erichsen testi, sayısal analiz için ise Ls-Dyna sonlu elemanlar yazılımı kullanıldı. Tek eksenli çekme testi sonrası yüksek deformasyon hızlarında (10-1 s-1) yaklaşık %340 kopma uzaması ve 225 MPa’lık akma gerilmesi elde edildi. Söz konusu deformasyon hızında yaklaşık 5.30 mm’lik bir Erichsen indeksi (Ei) elde edildi. Bu çalışmalar sonunda, süperplastik Zn-22Al alaşımı için bütün deformasyon hızlarında tek eksenli ve iki eksenli şekillendirilebilirlik açısından iyi bir uyumun olduğu belirlendi. 10-2 deformasyon hızı için yapılan sayısal analiz sonuçları ile deneysel sonuçlar uyumlu çıkmıştır. Bu çalışma, oda sıcaklığında ve yüksek deformasyon hızlarında büyük miktarda uzama, düşük akma noktası ve yüksek şekillendirilebilirlik kabiliyeti olan süperplastik Zn-22Al alaşımının mikro şekillendirilebilirlik açısından model bir malzeme adayı olabileceğini göstermiştir.

In this study, Zn-22Al alloy was subjected to severe plastic deformation (SPD) method so that the grain size of 200 nm (ultra-fine grained:UFG ) was obtained. Later, uniaxial and bi-axial formability of UFG Zn-22Al alloy was analyzed both experimentally and numerically. Miniaturized Erichsen test was used for biaxial stress analysis while Ls-Dyna commercial FEA package was used for numerical analysis. After uniaxial tensile tests, 340 % elongation and 225 MPa yield stress was obtained at deformation rate of 10-1 s-1. Erichsen index of 5.30 mm was obtained at 10-1 s-1 deformation rate. As an important result, a good correlation was established between uniaxial and bi-axial formability of superplastic Zn-22Al alloy at all deformation rates. The experimental results and numerical analysis results were found to be comparable for 10-2 s-1 strain rate. The results showed that Zn-22Al alloy is an ideal material for micro-forming as it has high elongation at room temperature whereas it has high deformation capability at high deformation rates.