برآورد چگالی نابجایی تیتانیم خالص تجاری در فرآیند ecap با استفاده از ترکیب شبیه سازی اجزاء محدود با یک مدل مبتنی بر نابجایی

در تحقیق حاضر  با ترکیب مدلهای ریاضی مبتنی بر مکانیزم های تغییر شکل با شبیه سازی اجزاء محدودِ فرآیند تغییر شکل، برای اولین بار محتوای چگالی نابجایی تیتانیم خالص تجاری در جریان فرآوری آن با فرآیند پرسکاری در کانالهای زاویه دار با مقاطع همسان (ecap) محاسبه و مورد تحلیل قرار گرفت. بدین منظور، ابتدا رفتار تغییر شکل تیتانیم خالص تجاری در جریان فرآیند ecap با استفاده از نرم افزار abaqus شبیه سازی شد. در مرحله بعد، از اطلاعات حاصل از شبیه سازی به عنوان ورودی های مدل ریاضی برای برآورد چگالی نابجایی فلز استفاده شد. شبیه سازی از نوع دو بعدی انجام شد و در جریان آن ecap در دمای 250℃ و در قالبی با زاویه کانال 105 = φ و زاویه گوشه20 =  ψدرجه و با استفاده از دو مسیر متفاوت a وc  به تعداد 5 پاس متوالی بر روی نمونه ها صورت گرفت. در ادامه به کمک مدل ریاضی، مقادیر چگالی نابجایی ایجاد شده در میله ها بعد از گذر های  مختلف ecap ارزیابی شد. نتایج حاکی از آن است که با اعمال 5 گذر ecap با استفاده از مسیر c به تیتانیم خالص تجاری، میانگین چگالی نابجایی آن از مقدار مفروض اولیه(12^10 m^-2×3.0) به m^-210^15 ×  4.64  افزایش می یابد. همچنین  استفاده از مسیر a به  10٪ چگالی بالاتر نسبت به مسیر c منجر می شود. توزیع چگالی نابجایی در سراسر میله های تیتانیم  به استثنای چند میلیمتر از نواحی ابتدایی و انتهایی میله از یکنواختی مناسبی برخوردار است.

estimation of dislocation density of commercially pure titanium in ecap process by combining finite element simulation with a dislocation-based model

in this research, by combining mathematical models based on the deformation mechanisms with finite element simulation of the deformation process, for the first time, the dislocation density content of commercially pure titanium was calculated and analyzed during its processing by the process of equal channel angular pressing (ecap). for this purpose, first, the deformation behavior of commercially pure titanium during the ecap process was simulated using abaqus software. in the next step, this information obtained from simulation was used as inputs to the mathematical model to estimate the dislocation density of the metal. a twodimensional simulation was carried out. in simulation, ecap was performed at 250°c and in a die with a channel angle of φ = 105 and a corner angle of ψ = 20 degrees. in addition, ecap was conducted up to 5 consecutive passes using two different processing routs a and c on the samples. then, by using the mathematical model, the values of the dislocation density created in the samples were evaluated after different ecap passes. the results indicate that by applying 5 ecap passes using route c the mean dislocation density of titanium increases from the initial value (0.3× 1012 m-2) to 4.64 ×1015 m-2. also, when ecap is conducted by route a it leads to 10% higher density than route c. the distribution of dislocation density throughout the ti bars has a good uniformity, except for a few millimeters from the beginning and end regions of the bars.