Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Fakhreddin Ashrafizadeh,Mahmood Meratian isfahani
محمدرضا طرقي نژاد (استاد راهنما) سيدفخرالدين اشرفي زاده (استاد راهنما) محمود مراتيان اصفهاني (استاد مشاور)
 
STUDENT
Farideh Salimyanfard
فريده سليميان 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
چکيده فرايند اکستروژن زاويه‌اي در کانال‌هاي هم‌مقطع (ECAP) يکي از روش‌هاي تغييرشکل پلاستيکي شديد است که براي رسيدن به مواد با دانه‌هاي بسيار ريز (زير ميکرون) بدون تغيير ابعاد نمونه استفاده مي‌شود. در تحقيق حاضر فرايند ECAP تا بيست مرحله (کرنش معادل 6/12) توسط قالب با زاويه برخورد کانال 120 درجه و زاويه انحناي خارجي 20 درجه توسط چرخه هاي مختلف A، B 30 ، B 45 ، B 60 و B C انجام شده است. بدين منظور از ميلگرد مسي با خلوص 9/99 % به قطر 20 ميليمتر و طول 80 ميليمتر استفاده شد. بدليل دايره‌اي شکل بودن مقطع نمونه چرخه‌هاي جديد با زاويه‌ي چرخش 30، 45 و 60 درجه در يک جهت در بين مراحل متوالي فرايند تعريف شد. قبل از انجام هر مرحله فرايند، نمونه‌ها با روغن و پودر گرافيت روانکاري شدند. به دليل عدم تغيير ابعاد نمونه اوليه، امکان تکرار فرايند تا رسيدن به کرنش‌هاي بسيار بالا امکان‌پذير است. تغييرات ريزساختاري نمونه‌هاي بيست مرحله ECAP شده با چرخه‌هاي B 30 و B C توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي (FESEM) مورد بررسي قرار گرفت. به منظور بررسي خواص مکانيکي نمونه‌هاي مسي ECAP شده از آزمون کشش تک محوري و سختي‌سنجي استفاده شد. بررسي سطح شکست نمونه‌هاي آنيل شده و يک، چهار، ده و بيست مرحله ECAP شده با چرخه‌هاي مختلف پس از انجام آزمون کشش با ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) انجام گرفت. علاوه بر آن بافت در مقطع دايره‌اي شکل نمونه‌هاي آنيل شده و ECAP شده با چرخه‌هاي مختلف توسط اندازه‌گيري شکل قطبي و توابع توزيع جهت (ODF) حاصل از دستگاه پراش پرتو ايکس مجهز به زاويه‌ياب ارزيابي شد. نتايج نشان داد که فرايند ECAP منجر به ريز شدن قابل توجه اندازه دانه مي‌گردد بطوريکه اندازه دانه از 49 ميکرون در نمونه اوليه به زير 100 نانومتر در نمونه بيست مرحله ECAP شده با چرخه B C و چند صد نانومتر در نمونه بيست مرحله ECAP شده با چرخه B 30 مي‌رسد. پس از شش مرحله انجام فرايند با چرخه‌هاي مختلف سختي نمونه‌ها به حدود دو برابر سختي نمونه اوليه مي‌رسد. فرايند ECAP منجر به افزايش قابل توجه استحکام کششي مي‌گردد اما، درصد ازدياد طول نمونه‌ها به کمتر از نصف نمونه اوليه کاهش مي‌يابد. کاهش قابل توجه درصد ازدياد طول پس از مرحله اول ECAP مشاهده مي‌شود اما در مراحل بعدي تغيير چنداني در مقدار ازدياد طول نمونه‌هاي ECAP شده با چرخه‌هاي مختلف مشاهده نمي‌شود. در چرخه‌هاي مختلف حداکثر استحکام کششي در مراحل متفاوتي حاصل مي‌شود. چرخه‌هاي مختلف منجربه ايجاد بافت متفاوت در نمونه‌هاي ECAP شده مي‌گردد. به استثناي چرخه A، بافت حاصل از ديگر چرخه‌ها نامتقارن است، در چرخه A بافت متقارن حول محور عرضي قالب (TD) حاصل مي‌شود. در چرخه A بافت غالب در مراحل مختلف فرايند يکسان است در حاليکه در ديگر چرخه‌ها به دليل چرخش نمونه بين مراحل متوالي فرايند، بافت نمونه پس از هر مرحله تغيير مي‌کند و اين تغيير با افزايش زاويه چرخش بيشتر مي‌شود. بيشترين شدت بافت در نمونه‌هاي ECAP شده توسط چرخه B C حاصل مي‌شود. کلمات کليدي: اکستروژن زاويه‌اي، مس، استحکام کششي، ازدياد طول، بافت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی