بررسي ريزساختار، خواص مكانيكي و الكتريكي آلياژ برنج Cu-30Zn توليدشده به روش فورج چندگانه

Microstructure, Mechanical, and Electrical Properties of Cu-30Zn Alloys Produced by Multi-Directional Forging

در اين پژوهش آلياژ برنج Cu-30Zn به وسيله فرآيند فورج چندگانه (MDF) تا 6 پاس در دماي محيط تغيير شكل پلاستيك شديد يافت. پس از توليد نمونه ها ريزساختار، خواص مكانيكي و الكتريكي بررسي شد. خواص مكانيكي نمونه ها پس از هر مرحله فرآيند MDF با استفاده از آزمون هاي سختي و پانچ برشي و كشش در دماي محيط اندازه گيري شد. همچنين خواص الكتريكي نمونه ها به روش جريان گردابي اندازه گيري شد. نتايج حاصل از بررسي ريزساختار نمونه ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي همراه با آناليز EBSD نشان داد كه پس از 6 پاس فرآيند MDF، اندازه دانه نمونه اوليه آنيل شده از حدود 230ميكرون به كمتر از يك ميكرون كاهش يافت. به علاوه كاهش اندازه دانه همراه با فرآيند لغزش، شكل گيري دوقلويي ها و باندهاي برشي در جهت مشخص بود. طبق نتايج به دست آمده بعد از 6 پاس MDF، خواص مكانيكي بهبود قابل توجهي داشت. فرآيند MDF منجر به افزايش 212درصدي در سختي، افزايش به ترتيب 105 و 73درصدي در استحكام هاي تسليم و نهايي برشي و افزايش به ترتيب 298 و 190 درصدي استحكام هاي تسليم و نهايي كششي شد. نتايج بررسي هدايت الكتريكي نشان داد در اثر فرآيند MDF، هدايت الكتريكي آلياژ Cu-30Z، به مقدار اندكي كاهش يافت. لذا با مقايسه نتايج خواص مكانيكي و الكتريكي مي توان گفت در فرآيند MDF مي توان به آلياژي با استحكام بسيار بالا بدون كاهش قابل توجه در هدايت الكتريكي دست يافت.

In this research, Cu-30Zn alloy was subjected to severe plastic deformation (SPD) by Multi-Directional Forging (MDF) process up to 6 passes at room temperature. After the samples fabrication, microstructure, mechanical, and electrical properties were investigated. Mechanical properties of the samples were measured by shear punch, tensile, and hardness tests at room temperature after each pass of MDF process. In addition, electrical properties of the samples were evaluated by Eddy Current method. The results of microstructure characterization by scanning electron microscopy equipped with EBSD attachment showed that the grain size of the initial annealed specimen reduced from about 230 μm to less than 1 μm, after 6 passes of MDF process. Furthermore, grain size reduction was accompanied by slip process, formation of twinning, and shear bonds in a specific direction. According to the results, mechanical properties were significantly improved after 6 passes of MDF. MDF process led to a 212% increase in hardness, enhancement of 105% and 73% in shear yield and ultimate shear strengths, and also improvement of 298% and 190% in tensile yield and ultimate tensile strengths, respectively. The results of the electrical conductivity showed that the electrical conductivity of the Cu-30Z alloy reduced slightly during the MDF process. Comparison of mechanical and electrical properties results demonstrated that high-strength alloys can be obtained in the MDF process without significantly reduction in the electrical conductivity.