بررسی عملکرد آلومینیوم 7075 تحت فرآیند Cgpشده به‌عنوان بالَک سازه‌های فضایی

یکی از رویکردهای جدید برای تولید مواد با دانه های بسیار ریز، اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید روی نمونه اولیه با دانه های درشت است. در این روش با اعمال چندین مرحله کرنش های شدید روی نمونه، اندازه دانه ها تا مقیاس نانومتری کاهش می یابد و منجر به بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی در فلز می شود. یکی از مهم ترین روش ها برای این منظور، فرآیند cgpشده است. به دلیل نیاز به وزن کم بالَک سازه های فضایی، ورق هایی از جنس آلیاژهای آلومینیوم، آلومینیوم 7075-t6 و فولاد 4130 انتخاب شدند. رفتار مکانیکی ورق ها برای ساخت بالَک به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفت. شبیه سازی برهم کنش میان سیال و سازه برای مدل بالَک خمیده با سه آلیاژ مختلف انجام شد و میزان تغییر شکل به وجودآمده برای موشک در حال پرواز با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان می دهد که اندازه ذرات بالَک آلومینیوم 7075-t6، با افزایش مراحل پرسکاری از 60میکرون به 270نانومتر کاهش داشته است، در حالی که استحکام تسلیم در عبور چهارم نسبت به نمونه آنیل شده 38% افزایش می یابد. مقدار استحکام کششی نیز با 34% افزایش، بهبود یافته و درصد ازدیاد طولی در عبور چهارم به پایین ترین مقدار خود، یعنی 40% کاهش پیدا کرده است. مجموع تغییر شکل در بالَک با جنس آلومینیوم 7075t6 با فرآیند cgpشده با 99/9% بهبودی همراه بوده، لیکن مقدار تغییر شکل در بالَک فولاد 4130، با 0/1% مجموع تغییر شکل نسبت به جنس آلومینیوم 7075-t6 کمتر است.

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

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, aluminum7075T6, 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 aluminum7075T6 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 7075T6 improved to 99.9% with the CGP process. However, the amount of deformation in the steel 4130 fin compared to the CGPed aluminum7075T6 is less than 0.1% of the total deformation.