مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی خصوصیات مکانیکی، الکتریکی و ریز ساختار مس تولید شده به روش اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار

نویسندگان
1 دانشگاه شیراز- بخش مهندسی مواد
2 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد بیرجند، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، بیرجند، ایران
3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی شیراز، شیراز، ایران
4 دانشکده مهندسی- مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
چکیده
در این تحقیق، مس خالص تجاری به وسیله‌ی فرآیند اکستروژن در کانال‌های هم مقطع زاویه دار (ECAP) طی هشت مرحله در دمای محیط تحت تغییر شکل پلاستیک شدید قرار گرفت. تاثیر تغییر شکل پلاستیک شدید بر ریز ساختار، خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی و سایش الکتریکی مس خالص بررسی شد. بعلاوه، تاثیر کرنش اعمالی بر خواص مکانیکی مس اکسترود شده در هر مرحله نیز مطالعه گردید. نتایج حاصل از بررسی ریز ساختار ماده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دادند که ساختار کریستالی ماده به‌طور قابل ملاحظه‌ای تغییر شکل یافته و پس از 4 تا 8 مرحله فرآیند ECAP طیف گسترده‌ای از دانه‌های بسیار ریز در محدوده‌ی نانو و چند صد ناومتر دیده می‌شوند. خواص مکانیکی پس از هر مرحله انجام فرآیند ECAP توسط آزمون سختی و فشار در دمای محیط اندازه گیری و تغییرات آنها گزارش شده است. با شکل گیری دانه‌های بسیار ریز (در حدود چند صد نانومتر) درون ساختار کریستالی مس خالص استحکام آن به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته در حالی که هدایت الکتریکی آن به واسطه ایجاد مرزدانه‌های بسیار زیاد اندکی کاهش می‌یابد. از این رو، با استفاده از فرآیند ECAP می‌توان به مس خالص بسیار ریز دانه با قابلیت استحکام و هدایت الکتریکی بالا دست یافت. علاوه براین نیز با کاهش کرنش اعمالی به میزان 25 درصد در هر مرحله از فرآیند ECAP می‌توان به استحکام‌های بالاتر در مس خالص تجاری دست یافت. مقاومت در برابر سایش الکتریکی مس خالص تجاری توسط فرآیند الکتریکی- حرارتی تخلیه‌ی الکتریکی تعیین شد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Microstructure, Mechanical and Electrical Properties of Commercially Pure Copper Deformed Severely by Equal Channel Angular Pressing

نویسندگان English

Mohammad Mohsen Moshksar 1
Mohammad amin Ranaei 2
Ahmad Afsari 3
Seyed Yousef Ahmadi 4
2 Young Researchers and Elites Club, Birjand branch, Islamic Azad University, Birjand, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Islamic Azad University, Shiraz, Iran
4 Faculty of Engineering, Birjand University, Birjand, Iran
چکیده English

In this study, commercially pure copper samples were severely deformed by equal channel angular pressing (ECAP) up to 8 passes in room temperature. The effect of sever plastic deformation on the microstructure, mechanical properties, electrical conductivity and electrical wear resistance of the cupper were investigated. In addition, the effect of induced strain on mechanical properties of the extruded cupper in each pass was studied. Field emission scanning electron microscope micrographs show the extreme evaluation of the microstructure after 4 to 8 ECAP passes, in which a large amount of nano and ultra-fine grains are observable. The mechanical properties of the pure cupper in each pass were estimated by compression testing and Brinell hardness method at room temperature. Yield strength and hardness increased by ∼390 MPa and 75HB respectively after 5-pass ECAP due to finer boundary spacing. Increasing the strength of pure copper led to only a minor decrease of the electrical conductivity. Hence, by applying ECAP, one can obtain the ultra-fine pure copper that can improve the mechanical properties without impairing the electrical conductivity. By reducing the applied strain in each pass (25%) of the ECAP process can be obtain the pure copper with higher strength. The electrical wear behavior of the samples was investigated by electrical discharge machining (EDM). The results indicate that, electrical wear of the extruded samples reduces compare to the original samples.

کلیدواژه‌ها English

Nano and ultra-fine grain structure
Severe plastic deformation
Mechanical properties
Electrical properties