ΕΚΔΗΛΩΣΕΙΣ


Τύπος: Παρουσίαση
Ημ/νία Έναρξης: 29/1/2016
Ημ/νία Λήξης:
Ώρα Έναρξης: 16:00
Ώρα Λήξης:
Ομιλητής: Παναγιώτα Σαράφογλου
Τίτλος: Δημόσια υποστήριξη της διδακτορικής διατριβής της Παναγιώτας Σαράφογλου, Διπλ. Χημικού Μηχανικού (ΕΜΠ), ΜΔΕ Υλικά (ΕΜΠ)
Περιγραφή: Προσκαλούμε τα μέλη ΔΕΠ, τους μεταπτυχιακούς και προπτυχιακούς φοιτητές και κάθε ενδιαφερόμενο, στη δημόσια υποστήριξη της Διδακτορικής Διατριβής της κ. Παναγιώτας Ι. Σαράφογλου με τίτλο:
Προσομοίωση και σχεδιασμός της κατεργασίας ομογενοποίησης σε διελάσιμα κράματα αλουμινίου της σειράς 6xxx. Διαμόρφωση κανόνων σχεδιασμού για υψηλή διελασιμότητα

Παρασκευή 29 Ιανουαρίου 2016, ώρα 16.00
Αίθουσα Τηλεδιάσκεψης Τμήματος Χωροταξίας, Πεδίον Άρεως, Βόλος.

Περίληψη
Οι σύγχρονες ελαφρές κατασκευές τόσο στην αυτοκινητοβιομηχανία όσο και την αεροπορική βιομηχανία απαιτούν την ανάπτυξη διελάσιμων κραμάτων αλουμινίου υψηλής αντοχής με βάση το σύστημα Al-Mg-Si (σειρά 6xxx). Η αύξηση της αντοχής είναι δυνατή με την αύξηση του επιπέδου κραμάτωσης σε Mg και Si, ώστε να σχηματιστεί μεγαλύτερο ποσοστό από τη φάση ισχυροποίησης Mg2Si (π.χ. στα κράματα 6061 και 6082). Ωστόσο η αυξημένη κραμάτωση προκαλεί υποβάθμιση της διελασιμότητας και οδηγεί σε εξαιρετικά χαμηλές ταχύτητες διέλασης στα κράματα αυτά. Στην άλλη μεριά του φάσματος, δηλαδή σε εφαρμογές όπου απαιτείται χαμηλή αντοχή (π.χ. κράματα 6060 και 6063), η βασική βιομηχανική απαίτηση είναι η αύξηση της ταχύτητας διέλασης, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε αύξηση της παραγωγικότητας. Και στις δύο περιπτώσεις φαίνεται ότι η διελασιμότητα αποτελεί την «ιδιότητα - κλειδί» που πρέπει να ελεγχθεί και να βελτιωθεί μέσω ενός προσεκτικού σχεδιασμού της κατεργασίας ομογενοποίησης. Μέχρι τώρα το πρόβλημα αυτό έχει αντιμετωπιστεί περισσότερο εμπειρικά, με πειραματικές διαδικασίες σε εργαστηριακή αλλά και σε βιομηχανική κλίμακα, σε μία προσπάθεια να διερευνηθούν τόσο η επίδραση της χημικής σύστασης όσο και οι συνθήκες της κατεργασίας όπως η θερμοκρασία, ο χρόνος και ο ρυθμός ψύξης της ομογενοποίησης. Στις περισσότερες περιπτώσεις έχουν μελετηθεί μεμονωμένες επιδράσεις ενώ συνήθως δεν μελετάται η επιρροή του ιστορικού των κατεργασιών.
Ο σχεδιασμός νέων κραμάτων της σειράς 6xxx με υψηλή αντοχή ή υψηλή διελασιμότητα απαιτεί την εφαρμογή μιας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας, η οποία να περιλαμβάνει όλους τους κρίκους της αλυσίδας κατεργασιών και την επίδρασή τους στη διελασιμότητα. Ο στόχος της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής ήταν η εφαρμογή μιας μεθοδολογίας προσομοίωσης, επικυρωμένης με πειραματικά δεδομένα, για την περιγραφή της επίδρασης της χημικής σύστασης και των συνθηκών ομογενοποίησης στην μικροδομή του κράματος πριν τη διέλαση. Με τον τρόπο αυτό διαμορφώθηκαν κανόνες σχεδιασμού, που αφορούν στη σύσταση και τη κατεργασία, για την ανάπτυξη κραμάτων υψηλής διελασιμότητας.
Οι τεχνικές της υπολογιστικής θερμοδυναμικής και κινητικής κραμάτων εφαρμόστηκαν για την πρόβλεψη της ταχύτητας των μετασχηματισμών των φάσεων, που διαμορφώνουν την μικροδομή κατά μήκος της αλυσίδας κατεργασιών στα διελάσιμα κράματα αλουμινίου. Αυτή η μεθοδολογία είναι πολύ αποτελεσματική και εφαρμόστηκε για την προσομοίωση διεργασιών όπως η στερεοποίηση και η διαμόρφωση του μικροδιαφορισμού κατά τη χύτευση, η απομείωση του μικροδιαφορισμού, η διαλυτοποίηση του Mg2Si και ο μετασχηματισμός των ενδομεταλλικών ενώσεων του σιδήρου κατά την ομογενοποίηση αλλά και η επανακαθίζηση του Mg2Si κατά την ψύξη από τη θερμοκρασία ομογενοποίησης. Πιο συγκεκριμένα, η υπολογιστική θερμοδυναμική, βασισμένη στη μεθοδολογία CALPHAD, εφαρμόστηκε για την διενέργεια προσομοιώσεων στερεοποίησης τύπου Scheil-Gulliver. Με το τρόπο αυτό υπολογίστηκε ο μικροδιαφορισμός των στοιχείων και των φάσεων στη χυτή μικροδομή σε συνάρτηση με τη χημική σύσταση του κράματος. Για την επίλυση του προβλήματος της ομογενοποίησης σε πολυσυστατικά και πολυφασικά κραματικά συστήματα αλουμινίου, που παρουσιάζουν μεγάλη διασπορά στο μέγεθος του κόκκου, αναπτύχθηκε το μοντέλο ομογενοποίησης διπλού κόκκου (Dual Grain Model, DGM). Με το μοντέλο αυτό προσδιορίστηκε τόσο η χρονική όσο και η χωρική εξέλιξη του ποσοστού των διαφορετικών φάσεων της μικροδομής καθώς και του μικροδιαφορισμού κατά τη διάρκεια της ομογενοποίησης. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων επικυρώθηκαν με αντίστοιχα δεδομένα από πειραματικές τεχνικές XRD και SEM/EDX. Η καθίζηση κατά τη διάρκεια της ψύξης από τη θερμοκρασία ομογενοποίησης προσομοιώθηκε με το μοντέλο Kampman-Wagner-Numerical (KWN). Έτσι προσδιορίστηκε η κατανομή μεγέθους σωματιδίων και η εξέλιξη του κλάσματος όγκου και του μεγέθους των σωματιδίων. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης επιβεβαιώθηκαν από πειραματικές μετρήσεις της σκληρότητας. Η επίδραση του πρόσθετου Si (Excess Si) στην διαμόρφωση του διαγράμματος καθίζησης υπό συνεχή ψύξη (CCP diagram) που αφορά στη καθίζηση της μετασταθούς φάσης β΄- Mg2Si πραγματοποιήθηκε με το KWN. Αυτό επέτρεψε τον σχεδιασμό ενός προγράμματος ψύξης για την αποφυγή σχηματισμού της φάσης ισορροπίας β- Mg2Si και τον σχηματισμό της επιθυμητής φάσης β΄- Mg2Si. Αυτό οδηγεί στην εφαρμογή χαμηλότερης θερμοκρασίας προθέρμανσης πριν τη διέλαση και επιτρέπει την εφαρμογή μεγαλύτερων φορτίων στην πρέσα διέλασης με σημαντική αύξηση της ταχύτητας διέλασης.
Διαμορφώθηκαν κανόνες σχεδιασμού για την επίτευξη υψηλής διελασιμότητας. Οι κανόνες αυτοί αφορούν στη κραμάτωση, τη χυτή μικροδομή, την ομογενοποίηση και την ψύξη ομογενοποίησης.
Η ολοκληρωμένη προσομοίωση του μικροδιαφορισμού κατά τη στερεοποίηση, της διαλυτοποίησης του Mg2Si και του μετασχηματισμού των ενδομεταλλικών ενώσεων του σιδήρου β-AlFeSi→α-AlFeSi κατά την ομογενοποίηση καθώς και της επανακαθίζησης του Mg2Si κατά την ψύξη επιτρέπει τον σχεδιασμό τόσο νέων διελάσιμων κραμάτων αλουμινίου αλλά και της αντίστοιχης κατεργασίας ομογενοποίησης για την επίτευξη υψηλής διελασιμότητας, σε κλάσμα μόνο του χρόνου και κόστους, που απαιτείται για τον αντίστοιχο εμπειρικό σχεδιασμό.
Χώρος: Αίθουσα Τηλεδιάσκεψης Τμήματος Χωροταξίας
Link1:
Link2:
Photo1:
Photo2:
Photo3:

Επιστροφή