اثر درصد هم‌پوشاني پاس‌ها و خنك‌كاري سريع در فرايند اصطكاك اغتشاشي بر روي ريزساختار و مقاومت مكانيكي آلياژ AZ31

Effect of overlapping ratio and rapid cooling in friction stir process on the microstructure and mechanical properties of AZ31 alloy

فرايند اصطكاك اغتشاشي، يك فرايند حالت جامد است كه در گروه فرايندهاي داراي تغيير شكل شديد قرار مي‌گيرد و از آن براي تغيير ريز ساختار ماده استفاده مي‌شود. اين تغيير در ريزساختار كه به واسطه تبلور مجدد ديناميكي ايجاد مي‌شود، خواص مكانيكي ماده را تغيير مي‌دهد. منيزيم سبك‌ترين فلز سازه‌اي است كه استفاده گسترده‌اي در صنايع خودروسازي و هوافضا دارد. در اين تحقيق سطح آلياژ AZ31 با استفاده از هم‌پوشاني پاس‌ها، تحت فرايند اصطكاك اغتشاشي قرار گرفته است. هم‌پوشاني‌ها در دو حالت 50 و صفر درصد انجام شدند. به منظور كنترل دما و جلوگيري از افزايش زياد دما در حين انجام فرايند، از خنك‌كاري سريع استفاده شد. فرايند اصطكاك اغتشاشي باعث شد كه ساختار غيريكنواخت ماده خام با اندازه دانه‌هاي متوسط 18 ميكرومتر به ساختاري يكنواخت در حالت هم‌پوشاني صفر درصد به اندازه دانه‌هايي در حدود 7 ميكرومتر كاهش، تنش نهايي 9/29 و تغيير شكل 8/19 درصد نسبت به ماده خام افزايش يابد. در حالت هم‌پوشاني 50% يكنواختي اندازه دانه‌ها كمتر از حالت صفر درصد شد و تنش نهايي 98/19 و تغيير شكل 9/3 درصد نسبت به ماده خام افزايش يافت.

Friction stir process is one of the severe plastic deformation techniques which causes microstructure refinement and hence change in mechanical properties of the specimen. Temperature, strain and strain rate which are the results of this process, causing dynamic recrystallization and followed by shift in mechanical properties. Magnesium is the lightest structural alloy which is used in a wide range, in the automobile and aerospace industries. In this research, the overlapping friction stir process is applied on the surface of AZ31 alloy. The overlapping is conducted in 50 and 0 percentages. In order to reduce the temperature which is generated in the process, rapid cooling was used. After friction stir processing in the 0 percent overlapping the grains refine from 18 micrometer in the base metal to 7 micrometer with a uniformer structure than the base metal, ultimate tensile strength and elongation increased 29.9% and 19.8%, respectively with respect to the base metal. The structural uniformity of 50 percent overlapping was less than that of 0 percent overlapping, ultimate tensile strength and elongation increased 19.98% and 3.9%, respectively with respect to the base metal.