دستیابی به ریزساختار و خواص مکانیکی مطلوب آلیاژ برنج 40-60 فرآوری شده با تغییر شکل پلاستیک شدید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 کارشناس، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

آلیاژهای مس (برنج‌ها) به‌طور وسیعی به‌عنوان مواد مهندسی در صنایع کشتی‌سازی، هواپیماسازی، پتروشیمی و صنایع نظامی استفاده می‌شود. در این پژوهش آلیاژ برنج 60-40 به‌عنوان یکی از مهم‌ترین آلیاژهای پایه مس در فرآیند پرس در کانال زاویه‌دار (ECAP) به‌منظور افزایش استحکام و حفظ درصد ازدیاد طول که معیاری برای انعطاف‌پذیری است، تحت تغییر شکل پلاستیک شدید قرار گرفت. فرآیند در دمای 350 درجه سانتی‌گراد در مسیر C و تا شش پاس برای نمونه‌ها انجام شد. مطالعات ریزساختاری که با استفاده از میکروسکوپ نوری انجام شد نشان داد تبلور مجدد ناپیوسته از پاس اول در فاز آلفا آغاز می‌شود. با افزایش میزان کرنش، کسر تبلور مجدد افزایش یافت و اندازه دانه‌های جدید کوچک‌تر از دانه‌های اولیه بود و اندازه دانه‌ها پس از پاس پنجم و ششم به کمتر از یک میکرون رسید. همچنین بررسی ریزساختار فاز بتا نشان داد که تبلور مجدد در این فاز پس از پاس سوم آغاز شد و به‌تدریج با افزایش تعداد پاس در ساختار گسترش پیدا کرد. نتایج آزمون‌های ریز سختی و کشش تک‌محوری موید افزایش چشمگیر سختی و استحکام کششی آلیاژ با افزایش تعداد پاس بود. همچنین درصد ازدیاد طول در دمای محیط نمونه‌های ECAP شده بیش از 40 درصد بود که تنها 15 درصد از نمونه آنیل اولیه کمتر است. نتایج این مطالعه نشان داد که می‌توان از ECAP برای بهبود خواص مکانیکی آلیاژ برنج 60-40 استفاده کرد. ریز شدن دانه‌ها در این فرآیند می‌تواند منجر به افزایش استحکام کششی و سختی شود، درحالی‌که ازدیاد طول می‌تواند در سطح قابل قبولی حفظ شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Achieving Desired Microstructure and Mechanical Properties of 40-60 Brass Alloy Processed by Severe Plastic Deformation

نویسندگان [English]

  • Ali Sonboli 1
  • Alireza Rahimi 2
1 Assistant Professor, Materials Engineering and Metallurgy, Arak University, Arak, Iran
2 BSc., Materials Engineering and Metallurgy, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]

Copper alloys (brasses) are widely used as engineering materials in shipbuilding, aerospace, petrochemical, and military industries. In this study, brass alloy 60-40, as one of the most important copper-based alloys, was subjected to severe plastic deformation (SPD) in the ECAP (Equal Channel Angular Pressing) process to improve its strength and maintain elongation percentage, which is an indicator of ductility. The process was carried out at 350 °C in C-path and up to six passes for the samples. Microstructural studies performed using optical microscopy showed that discontinuous recrystallization starts from the first pass in the alpha phase. With increasing strain, the fraction of recrystallized grains increased and the size of the new grains was smaller than the initial grains. The grain size reached less than one micron after the fifth and sixth passes. Also, examination of the microstructure of the beta phase showed that recrystallization in this phase started after the third pass and gradually spread in the structure with increasing number of passes. The results of micro hardness and uniaxial tensile tests confirmed the significant increase in the hardness and tensile strength of the alloy with increasing number of passes. Also, the elongation percentage at room temperature of the ECAP-processed samples was over 40%, which is only 15% less than the initial annealed sample. The results of this study showed that ECAP can be used to improve the mechanical properties of Cu-60Zn alloy. The refinement of grains in this process can lead to an increase in tensile strength and hardness, while the elongation can be maintained at an acceptable level.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Severe plastic deformation
  • Brass alloy
  • Microstructure
  • Mechanical properties