بررسي اثر تغيير شكل پلاستيك شديد به‌وسيله فرآيند پرس در كانال‌هاي زاويه‌دار همسان (ECAP) بر چقرمگي آلياژ آلومينيوم 7075

Effect of severe plastic deformation by equal channel angular pressing on fracture toughness of Al-7075 alloy

در اين پژوهش به بررسي اثر تغيير شكل ‌پلاستيك‌ شديد بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ آلومينيوم 7075 با تمركز بر چقرمگي پرداخته شده است. بدين منظور آلياژ 7075 تحت فرآيند ECAP تا 4 پاس با استفاده از مسير BC در دماي محيط قرار گرفت. ريزساختار و سطح شكست نمونه‌ها به‌وسيله ميكروسكوپ نوري و الكتروني و خواص مكانيكي نمونه‌ها با استفاده از آزمون‌هاي سختي، كشش و ضربه بررسي شد. چقرمگي استاتيك و ديناميك اين آلياژ به‌ترتيب با استفاده از سطح زير منحني تنش-كرنش و آزمون ضربه محاسبه شد. نتايج اين پژوهش نشان داد، بعد از 4 پاس ECAP اندازه دانه از 40 ميكرومتر به كمتر از 600 نانومتر كاهش يافته و سختي و استحكام نمونه‌ها بيش از دو برابر افزايش مي‌يابد. بعد از 1 پاس ECAP چقرمگي استاتيك و ديناميك يه‌ترتيب حدود 62% و 30% كاهش يافته‌اند، ولي با افزايش تعداد پاس چقرمگي استاتيك روندي افزايشي را از خود نشان مي‌دهد و چقرمگي ديناميك تقريبا ثابت باقي مي‌ماند. بررسي سطح شكست نمونه‌ها نشان داد علي‌رغم كاهش چقرمگي بعد از فرآيند ECAP به دليل كاهش داكتيليته، آلياژ 7075 بعد از 4 پاس نيز حالت شكست نرم خود را حفظ مي‌كند. فرآيند ECAP باعث افزايش قابل ملاحظه استحكام مي‌شود (بيش از 100 درصد)، در حالي‌كه چقرمگي ماده به ميزان اندكي كاهش مي‌يابد (حدود 30 درصد كاهش در چقرمگي ديناميك و 5 درصد افزايش در چقرمگي استاتيك). لذا مي‌توان عنوان نمود يكي از برتري‌هاي فرآيند ECAP نسبت به روش‌هاي رايج شكل‌دهي افزايش قابل توجه استحكام بدون كاهش قابل ملاحظه در چقرمگي مي‌باشد

In the current research, the effect of severe plastic deformation on microstructure and mechanical properties of Al-7075 alloy focusing on toughness was investigated. For this purpose, the Al-7075 alloy was subjected to ECAP process up to 4 passes by route BC at room temperature. Microstructure and fracture surface of the specimens were analyzed by optical and electron microscopy and mechanical properties were studied by hardness, tensile and impact tests. Dynamic and static toughness of the alloy were measured from the area under the stress-strain curve and impact test, respectively. The experimental data revealed that after 4 passes of ECAP, the grain size decreased from 40 μm to about 600 nm, and the hardness and strength of the specimen increased about 2 times in comparison with initial material. Static and dynamic toughness decreased about 62% and 30% after the first pass of ECAP, respectively. While, by increasing the pass number, the static toughness increased and dynamic toughness remained approximately constant. The fracture surface of specimens revealed that the fracture of all specimens was ductile. ECAP process caused a considerable increase in strength of Al-7075 (more than 100 percent), whereas, the toughness declined slightly during ECAP process (about 30 and 5 percent in dynamic and static toughness, respectively). So, it can be concluded that one the most advantages of ECAP process in comparison with common forming process is the notable improvement of strength without considerable sacrifice of toughness.