عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید از طریق فرایند اکستروژن معکوس تجمعی (ABE) بر ریز ساختار و خواص مکانیکی و مس خالص تجاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62084
- تاریخ دفاع
- ۱۰ مهر ۱۳۹۱
- دانشجو
- بابک بزاز
- استاد راهنما
- عباس زارعی هنزکی
- چکیده
- در پژوهش حاضر، تغییرات ریزساختاری و خواص مکانیکی فلز مس خالص پس از فراوری با روش تغییر شکل پلاستیک شدید اکستروژن معکوس تجمعی (ABE)، بررسی شده است. فرایند ABE در دمای محیط و تا یک، دو و سه پاس با بکارگیری دو نرخ تغییر شکل متفاوت انجام گرفته است. همچنین برای حصول همگنی بیشتر، مسیر تغییر شکلی جدیدی تحت عنوان مسیر برگردان برای اعمال فرایند ابداع شد. تاثیر مسیر جدید بر تحولات ریزساختاری و خواص مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی پایداری حرارتی، عملیات آنیل نیز بر روی محصولات ABE در سه دمای 220، 270 و °C 320 انجام شد. اعمال یک پاس فرایند ABE موجب حصول سه مشخصه ی متمایز باندهای برشی، دانه های تغییر شکل یافته و ریزساختار با تغییر شکل بسیار محدود در نمونه شده است. بررسی های ریزساختاری نشان داد باندهای برشی نقش قابل توجهی در حصول ریزدانگی پس از پاس اول دارند. با افزایش تعداد پاس، کسر ناحیه های متاثر از تغییر شکل افزایش می یابد. این روند موجب بهبود همگنی ساختار و همچنین حصول ریزدانگی بیشتر می شود. استفاده از مسیر برگردان نیز تاثیر قابل توجهی در حصول ساختار همگن تر نشان داد. با افزایش نرخ تغییر شکل، توسعه ی ساختار ریزدانه تسریع می گردد. مطالعات آنالیز پراش الکترونهای برگشتی نشان داد که دلیل این موضوع، سهیم شدن دوقلویی های مکانیکی و ریزباندها در روند ریزدانه شدن است. تنش تسلیم مس فراوری شده با ABE افزایشی معادل 500% نسبت به ماده ی اولیه نشان می دهد. این موضوع حاکی از توسعه ریزدانگی قابل توجه در ساختار است. به علت دانسیته ی بالای نابجایی ها، میزان افزایش طول پس از فراوری با ABE کاهش قابل توجهی نشان می دهد. فراورده های ABE پس از عملیات آنیل کوتاه مدت، تبلور مجدد گسترده را در ساختارشان تجربه می کنند. با افزایش تعداد پاس، سهم مکانیزم پیوسته در تبلور مجدد افزایش یافته و سهم مکانیزم ناپیوسته کاهش می یابد. دانه های حاصل از تبلور مجدد نمونه های فراوری شده با سه پاس ABE، رشد بسیار کندی در عملیات آنیل بعدی نشان دادند. رشد کند این دانه ها، نشان دهنده ی پایدار بودن ساختار حاصل از سه پاس ABE و آنیل بعدی، با دانه-های بسیار کوچکتر از دانه های ساختار اولیه است. مس خالص فراوری شده با سه پاس فرایند ABE و عملیات آنیل بعدی به مدت 2 ساعت در دمای °C 220 افزایشی 100 درصدی در تنش تسلیم بدون کاهش قابل توجه میزان افزایش طول نشان می دهد. این شرایط فراوری به عنوان شرایط بهینه برای تغییر شکل پلاستیک شدید و عملیات آنیل بعدی جهت دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب در مس خالص معرفی می شود.
- Abstract
- The present study deals with the evolution of microstructure and mechanical properties of commercially pure copper processed by accumulative back extrusion (ABE) as a severe plastic deformation (SPD) method. The specimens were processed by one, two and three passes of ABE at room temperature under two different deformation rates. Moreover, a reversing deformation route was proposed in order to study its effect on development of homogeneity. The effect of the proposed route on the evolution of microstructure and mechanical properties was investigated. To study the thermal stability, ABE processed specimens were annealed at the temperatures of 220, 270 and 320 °C for different durations. The processing of the copper with one pass of ABE, resulted in three different types of microstructure namely shear bands, deformed grains and grains with very low deformation microstructural investigations showed that the shear bands have remarkable role in grain refinement after the first pass of ABE. The increasing of pass numbers led to a larger deformed area and also a higher extent of grain refinement. The application of the reversing route also resulted in structures with higher homogeneity. The increment of the deformation rate, promoted the development of grain refined structures. This, according to the electron back scattered diffractometer analysis was found to be due to the contribution of deformation twins and micro bands in grain refinement. The yield strength of the ABE processed copper showed a 500% increase compared to the initial material. This increment demonstrates remarkable development of ultrafine grains within the microstructure. The elongation of the processed specimens notably decreased due to the very high density of the dislocations. The ABE-processed specimens experienced extensive recrystallization during the short-term annealing. By the increase of the pass number the continuous mechanism for recrystallization prevailed over the discontinuous mechanism. The recrystallized grains of the annealed 3-pass specimens showed slow growth during the annealing. The slow growth indicates the thermal stability of the grains of the 3pass specimens with much smaller grains than that of the initial microstructure. The pure copper processed with 3 passes of ABE and annealed for 2 hours in 220 °C showed a 100% increase in yield strength without any decrement in elongation. This processing condition is proposed as the optimum ABE and annealing conditions to achieve a desirable combination of strength and elongation in copper
