بررسي تاثير عمليات حرارتي فلز پايه بر ريزساختار آلياژ برنج پس از فرايند اصطكاكي اغتشاشي

investigation into the effect of Heat Treatment Base Metal on the microstructure of Friction Stir Processed Brass

مس و آلياژهاي آن به علت داشتن ويژگي‌هايي از قبيل استحكام و داكتيليته خوب، مقاومت به خوردگي بالا و هدايت الكتريكي و حرارتي بالا در مهندسي مواد بسيار كاربرد دارند. محدوديت جوشكاري مس و برنج‌ها در درجه اول ناشي ضريب بالاي هدايت حرارتي آن‌ها و در درجه دوم از تبخير فلز روي و در مرحله بعدي جذب هيدروژن و شكننده شدن درز جوش است. لذا براي غلبه بر اين مشكلات فرايند اصطكاكي اغتشاشي به همراه عمليات حرارتي آنيل و كوئنچ مواد اوليه مورد استفاده قبل از فراوري قرار گرفت. با استفاده از نرم‌افزار digimiazer اندازه دانه‌ها در فلز پايه و دكمه جوش نمونه‌هاي جوشكاري شده محاسبه گرديد. هم‌چنين براي بدست آوردن درصد فازي در نمونه‌ها از نرم‌افزار clemex استفاده شد. نتايج نشان مي‌دهد كه تبخير فلز روي اتفاق نيافتاده است و ريزتر بودن دانه‌هاي نمونه‌ي آنيل شده، باعث دستيابي به ريزسختي بالاتر شده است. به علت وجود عنصر روي به‌عنوان عنصرآلياژي محلول در فاز α، در برنج‌هاي تك‌فاز و فاز α و β در برنج دوفازي، سختي فاز α باعث ايجاد كرنش شديد در ناحيه جوش شده، محل‌هاي جوانه‌زني بيشتري را در اثر تغييرشكل پلاستيك شديد بوجود آورده كه باعث ريزتر شدن دانه‌ها در فرايند تبلور مجدد ديناميكي مي‌گردد. ناحيه ي sz داراي دانه هاي تبلور مجدديافته ديناميكي با ساختار دو فازي α وβ بوده كه درصد فازα برابر 58 درصد و فازβ، 42 درصد مي باشد كه باتوجه به ريزساختار فلز پايه از مقدار فازβ كاسته شده و به مقدار فازα افزوده شده است.

Copper has been widely applied in many areas for its high electrical and thermal conductivities, favorable combinations of strength and ductility, and excellent resistance to corrosion. However, it’s difficult to join commercial pure copper by conventional fusion welding processes due to the influence of oxygen, hydrogen, impurity and high thermal conductivity. To overcome these difficulties, in this study, we used a friction stir processing procedure and annealed and quenched raw materials. Grain sizes in base metal and stir zone were calculated by using the Digimaizer and also the phase percent was calculated by Clemex. Results show that there was no zinc evaporation happened and due to the finer microstructure of 63BA, the higher microhardness was obtained. Due to the presence of zinc element as an alloying element, α phase in single phase and α and β phase in dual phases matrix, and also the hardness of α phase in stir zones, there are many preferred places to nucleate which formed during plastic deformation and obtained fine grain microstructure. The stir zone has the dynamic crystallized grains including two phases microstructure, α, and β where the amount of α phase is 58 % and β phase is 42 % which with considering the base metal structure, the amount of β is reduced and the amount of α phase is increased.