بررسی تجربی و تحلیلی خواص مکانیکی آلیاژ ای. 16061 ریزساختار حاصل از فرایند اکستروژن در کانال‌های هم‌مقطع زاویه‌‌دار

نوع مقاله : علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد ساخت وتولید دانشگاه بیرجند

2 دانشیار دانشکدة مهندسی مکانیک دانشگاه بیرجند

3 استادیار دانشکدة مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان

4 مربی آموزشیار دانشکدة مکانیک مؤسسه آموزش عالی غیرانتفاعی غیردولتی نجف‌آباد

چکیده

در فرایندهای تغییر فرم پلاستیکی شدید[i] کرنش‌های شدیدی به نمونه اعمال می‌شود که موجب ریزدانگی و تغییر خواص مکانیکی مواد می‌گردد. ازجمله معروف‌ترین این روش‌ها، اکستروژن در کانال‌های مقطع زاویه‌دار[ii]یا به اختصار ECAP است. در این مقاله فرایند ECAP برروی نمونه‌های آلیاژ آلومینیوم 6061 به‌منظور دستیابی به ساختار ریزدانه در دو مسیر A و BC تا 10 مرحله انجام و خواص مکانیکی آن بررسی شده است. در این رهگذر، مشاهده شد استحکام کششی، سختی و قابلیت ماشینکاری نمونه‌ها نسبت به نمونة اولیه در هر دو مسیر افزایش یافته است. نمودار استحکام‌کششی نمونه‌ها در هر دو مسیر با هم مقایسه و بهترین مسیر و مرحلة فرایند مشخص گردید. همچنین مشاهده شد که مسیر A نسبت به مسیر BCارجحیت دارد. بهترین نمونه‌ها از میان نمونه‌های آزمایش‌شده، نمونه‌های 3 و 4 مرحله عبور در مسیر A می‌باشند. این انتخاب با توجه به ساختار نمونه، میزان انرژی مصرفی جهت تهیه آن و بالاترین استحکام کششی نهایی بوده است. همچنین این فرایند با نرم‌افزار آباکوس نسخة 11/6[iii] شبیه‌سازی و میزان توزیع کرنش در نمونه‌ها و نیروهای وارده بر آنها بررسی شد. برخلاف نیروی وارده، میزان کرنش‌های اعمالی به نمونه‌ها در مسیر BC بیشتر بود.



[i]. Sever Plastic Deformation


[ii]. Equal Channel Angular Pressing (ECAP)


[iii]. ABAQUS6.11

کلیدواژه‌ها


[1] A.K. Parimi, P.S. Robi, S.K. Dwivedy, 2011."Sever plastic deformation of copper and Al-Cu alloy using multiple channel-die compression", Materials and Design, vol.32, pp.1948-1956.
[2] M. Reihanian, R. Ebrahimi, M.M. Moshksar, D. Terada, N.Tsuji,2008"Microstructure quantification and correlation with flow stress of ultrafine grained commercially pure Al fabricated by equal channel angular pressing ECAP", Materials Characterization, Vol. 59, pp.1312-1323.
[3] Y.Iwahashi, Z. Horita, M. Nemoto, & T. G. Langdon, 1997. “An Investigation of Microstructural Evolution during Equal-Channel Angular Pressing”, Acta Mater. 45, 4733-41.
[4] R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, I.V. Alexandrov, Prog. Mater. Sci.45, 2000, 103. “Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation”, Mater. Sci.45. pp115-125.
[5] H. Mughrabi, H.W. Hoppel, 2001. “Materials Research Society Symposium Proceedings”, vol. 634, Materials Research Society, Warrendale, PA, p. B2.1.
[6] Minoru Furukawa et al, 2002. “Factors influencing the shearing patterns in equal – channel angular Pressing”, Materials Science an Engineering, pp.97 – 119.
[7] S.Kalpakjian, S. R. Schmid, 2003. “Manufacturing Processes for Engineering Materials”, Prentice Hall, New Jersey.
[8] R.Z. Valiev, Y. Estrin, Z. Horita, T.G. Langdon, M.J. Zehetbauer, Y.T. Zhu, 2006 “Producing Bulk Ultrafine-Grained Materials by Severe Plastic Deformation”,  JOM 58(4), pp.33-39.
[9] S. Ferrasse, V.M. Segal, K.T.H. Hartwig, R.E. Goforth,J.Mater, 1997. “Development of a Submicrometer-Grained Microstructure in Aluminum 6061 Using Equal Channel Angular Extrusion”, Res. 12, 1253.
[10] Z. Horita, T. Fujinami, M. Nemoto, T.G. Langdon, 2000. "ECAP Processing of Commericial Aluminum Alloys: Grain Refinement, Thermal Stability and Tensile Properties", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol.31, pp. 691-706.
[11] M. Furukawa, Z. Horita and T.G. Langdon, 2007. “Application of Equal-Channel Angular Pressing to Aluminum and Copper Single Crystals,” Materials Science Forum 539-543, 2853-2858.
[12] Atkins, A. G. Toughness, “the shearing of self-mated junctions, and friction”. Wear, 233, (2003b), pp 1–3.
[13] V.P Basavaraj., Ch Uday., T.S Prasanna Kumar., "Influence of friction in equal channel angular pressing – A study with simulation", Proceedings of the 17th International Conference of Metallurgy and Materials (Metal 2008), Czech Rep., pp.1-9, 2008.
[14] J Bidulska., R Kocisko., T Kvackaj., R Bidulsky., M Actis Grande., "Numerical simulations of EN AW 2014 Aluminum alloy in ECAP process", Acta Metallurgica Slovaca, Vol.14, pp.342-348, 2008.
[15] محمدرضا رازفر، "اصول ماشینکاری و ابزار شناسی"، 1382، مرکز نشر دانشگاه صنعتی امیرکبیر.