بهبود خواص مكانيكي آلومينيوم خالص تجاري توسط فرايند اصطكاكي اغتشاشي

Enhanced Mechanical Properties of Pure Aluminum by Friction Stir Processing

در اين پژوهش، نمونه­ هاي آلومينيوم خالص 1050 بطور موفقيت­ آميزي تحت فرايند اصطكاكي اغتشاشي تا شش پاس قرار گرفته و سپس، خواص مكانيكي، الكتريكي و ريزساختاري نمونه­ هاي فراوري شده بدست آمده و با نمونه اوليه مقايسه گرديده است. نتايج حاكي از افزايش استحكام تسليم، استحكام نهايي و سختي نمونه در اثر اعمال اين فرايند مي ­باشد. مشخص گرديد، ميزان بهبود خواص مكانيكي در پاس­ هاي بعدي چشمگير نيست و نيز مي­توان گفت كه با دور شدن از مركز، مقدار ميكرو سختي بتدريج و با شيب ملايم كاهش مي­ يابد. اگرچه شكل ­پذيري نمونه بعد از اعمال اولين پاس كاهش مي ­يابد افزايش تعداد پاس­ها، مقدار شكل­ پذيري نمونه را در مقايسه با حالت تك پاسه بهبود مي­ دهد. نتايج ريزساختاري نشان داد كه با انجام يك پاس از فرايند مذكور، ميكروساختار بشدت تغيير پيدا كرده و ميزان مرزهاي بزرگ زاويه بشدت افت پيدا مي­ كند كه مي­تواند دليل اصلي كاهش هدايت الكتريكي نمونه يك پاسه در مقايسه با نمونه اوليه باشد. افزايش تعداد پاس­ها موجب افزايش چگالي نابجايي ­ها، تبديل مرز­هاي كوچك به بزرگ زاويه و تقاطع بالاي ميكرو باند­هاي برشي بعد از اعمال هر پاس مي­ گردد كه موجب بهبود شكل­ پذيري نمونه و افزايش هدايت الكتريكي آن در مقايسه با نمونه تك پاسه مي­ شود. لذا، اين فرايند قابليت لازم براي بهبود همزمان خواص مكانيكي و حفظ خواص الكتريكي را داراست.

In this work, commercial pure aluminum was subjected to friction stir processing (FSP) up to six passes, then, mechanical properties, electrical conductivity, and microstructure analysis of the processed samples were compared with the initial condition. Better yield strength, ultimate tensile strength, and hardness are achieved after imposing the process. Also, strengthening rate is reduced at the subsequent passes. It was found that hardness magnitude is decreased mildly by getting away from the center. Although material formability is reduced after the first pass, it is grown a little by adding the pass number. The microstructure analysis indicated that application of one pass FSP changes considerably grain size of the annealed aluminum and leads to extreme decrease of the high-angle grain boundaries density which plays the main role in the reduction of electrical conductivity. Addition of FSP pass number leads to increment of dislocations density, transformation of low-angle to high-angle grain boundaries, and the further intersection of shear micro bands, causing improvement of sample formability and electrical conductivity compared to the first pass. Therefore, this process has the capability for fabrication of pure aluminum with improved mechanical properties and acceptable electrical conductivity.