Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Fakhreddin Ashrafizadeh,Mahmood Meratian isfahani
محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما) سیدفخرالدین اشرفی زاده (استاد راهنما) محمود مراتیان اصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Farideh Salimyanfard
فریده سلیمیان فرد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Evaluation of Mechanical properties and Texture of Nanostructured Copper Produced by ECAP
Equal Channel Angular Pressing (ECAP) is a severe plastic process for achieving ultrafine grain materials without changing the sample dimensions. In this study ECAP process up to 20 passes (equal to strain of 12.6) was carried out with different routes A, B 30 , B 45 , B 60 and B C . In the ECAP die, the inner and outer angles of channel intersection were 120° and 20°, respectively. Rod copper billets with the purity of 99.9% and 20 mm diameter, 80 mm length were used as the experimental material. As the cross section of the specimens was circular, new routes with rotating angles of 30°, 45° and 60° in the same direction between consecutive passes were defined. Before each pass of the process, samples were lubricated with oil and graphite powder. As the original dimensions of the sample is unchanged, it is possible to repeat the process to high strains. Microstructure characterization of 20 passes ECAP samples with routes B 30 and B C were analyzed with Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). Tensile tests and hardness measurements were performed on the samples for evaluating their mechanical properties. In order to clarify the failure mode, fracture surfaces after tensile tests were observed by Scanning Electron Microscopy (SEM). Moreover, x-ray diffraction system equipped by goniometer was utilized to investigate the variation of texture of the samples. The results indicated that significant grain refinement was obtained by ECAP and the grain size decreased from 49 micron in original material to below 100 nm after 20 passes ECAP with route B C and a few hundred nm in 20 passes ECAP sample with route B 30 . After six passes the hardness of the sample was almost two times higher than the original sample. ECAP process results in significant increase in tensile strength but, elongation of the sample becomes less than half although there is no additional reduction in the ductility with increasing ECAP passes. In different routes, maximum tensile strength was achieved in different passes. These properties maybe explained by evaluation of microstructures. Different routes result in different textures in ECAP samples. Except route A, texture produced by other routes is asymmetric. In route A texture is symmetry about TD. Predominant texture is the same in different passes of route A. Maximum intensity in texture is achieved in sample extruded with route B C . Key words : Angular Extrusion, Copper, Hardness, Tensile Strength, Fractography, Texture
فرایند اکستروژن زاویه‌ای در کانال‌های هم‌مقطع (ECAP) یکی از روش‌های تغییرشکل پلاستیکی شدید است که برای رسیدن به مواد با دانه‌های بسیار ریز (زیر میکرون) بدون تغییر ابعاد نمونه استفاده می‌شود. در تحقیق حاضر فرایند ECAP تا بیست مرحله (کرنش معادل 6/12) توسط قالب با زاویه برخورد کانال 120 درجه و زاویه انحنای خارجی 20 درجه توسط چرخه های مختلف A، B 30 ، B 45 ، B 60 و B C انجام شده است. بدین منظور از میلگرد مسی با خلوص 9/99 % به قطر 20 میلیمتر و طول 80 میلیمتر استفاده شد. بدلیل دایره‌ای شکل بودن مقطع نمونه چرخه‌های جدید با زاویه‌ی چرخش 30، 45 و 60 درجه در یک جهت در بین مراحل متوالی فرایند تعریف شد. قبل از انجام هر مرحله فرایند، نمونه‌ها با روغن و پودر گرافیت روانکاری شدند. به دلیل عدم تغییر ابعاد نمونه اولیه، امکان تکرار فرایند تا رسیدن به کرنش‌های بسیار بالا امکان‌پذیر است. تغییرات ریزساختاری نمونه‌های بیست مرحله ECAP شده با چرخه‌های B 30 و B C توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM) مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی خواص مکانیکی نمونه‌های مسی ECAP شده از آزمون کشش تک محوری و سختی‌سنجی استفاده شد. بررسی سطح شکست نمونه‌های آنیل شده و یک، چهار، ده و بیست مرحله ECAP شده با چرخه‌های مختلف پس از انجام آزمون کشش با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام گرفت. علاوه بر آن بافت در مقطع دایره‌ای شکل نمونه‌های آنیل شده و ECAP شده با چرخه‌های مختلف توسط اندازه‌گیری شکل قطبی و توابع توزیع جهت (ODF) حاصل از دستگاه پراش پرتو ایکس مجهز به زاویه‌یاب ارزیابی شد. نتایج نشان داد که فرایند ECAP منجر به ریز شدن قابل توجه اندازه دانه می‌گردد بطوریکه اندازه دانه از 49 میکرون در نمونه اولیه به زیر 100 نانومتر در نمونه بیست مرحله ECAP شده با چرخه B C و چند صد نانومتر در نمونه بیست مرحله ECAP شده با چرخه B 30 می‌رسد. پس از شش مرحله انجام فرایند با چرخه‌های مختلف سختی نمونه‌ها به حدود دو برابر سختی نمونه اولیه می‌رسد. فرایند ECAP منجر به افزایش قابل توجه استحکام کششی می‌گردد اما، درصد ازدیاد طول نمونه‌ها به کمتر از نصف نمونه اولیه کاهش می‌یابد. کاهش قابل توجه درصد ازدیاد طول پس از مرحله اول ECAP مشاهده می‌شود اما در مراحل بعدی تغییر چندانی در مقدار ازدیاد طول نمونه‌های ECAP شده با چرخه‌های مختلف مشاهده نمی‌شود. در چرخه‌های مختلف حداکثر استحکام کششی در مراحل متفاوتی حاصل می‌شود. چرخه‌های مختلف منجربه ایجاد بافت متفاوت در نمونه‌های ECAP شده می‌گردد. به استثنای چرخه A، بافت حاصل از دیگر چرخه‌ها نامتقارن است، در چرخه A بافت متقارن حول محور عرضی قالب (TD) حاصل می‌شود. در چرخه A بافت غالب در مراحل مختلف فرایند یکسان است در حالیکه در دیگر چرخه‌ها به دلیل چرخش نمونه بین مراحل متوالی فرایند، بافت نمونه پس از هر مرحله تغییر می‌کند و این تغییر با افزایش زاویه چرخش بیشتر می‌شود. بیشترین شدت بافت در نمونه‌های ECAP شده توسط چرخه B C حاصل می‌شود. کلمات کلیدی: اکستروژن زاویه‌ای، مس، استحکام کششی، ازدیاد طول، بافت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی