مطالعه تجربي فرايند تركيبي اكستروژن پيچشي و مستقيم بر خواص مكانيكي و الكتريكي مس خالص تجاري

Experimental Study on Combined Twist and Direct Extrusion on the Mechanical and Electrical Properties of Commercial Pure Copper

در اين تحقيق مس خالص تجاري در معرض يك فرآيند شكل‌دهي تركيبي قرار گرفته است. براي اين منظور از يك قالب اكستروژن پيچشي با كانال خروجي تنگ‌شونده استفاده شده است. سيستم‌هاي لغزشي متفاوتي از نوع برشي به دليل اعمال كرنش‌هاي شعاعي و طولي در نمونه فعال مي‌شود و خواص آن را تحت تأثير قرار مي دهد. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهد كه ريز ساختار فلز مس با عبور از قالب اكستروژن پيچشي دگرگون شده و اندازه دانه به شدت كاهش مي‌يابد. ساختار دانه بندي ماده با عبور از كانال خروجي و اعمال اكستروژن مستقيم روي آن همگن‌تر مي‌شود و روند كاهش اندازه‌هاي دانه ادامه پيدا مي‌كند. با اعمال فرآيند اكستروژن پيچشي بر روي مس، استحكام تسليم فشاري آن از 115 به 167 مگاپاسكال و مقدار ميانگين سختي از 80 به 127 ويكرز افزايش مي‌يابد. اين مقادير با اعمال فرآيند اكستروژن مستقيم به 192 مگاپاسكال و 140 ويكرز رسيده است. همچنين نتايج نشان مي‌دهد با اعمال فرآيند تركيبي اكستروژن پيچشي و مستقيم بر روي فلز مس، مقدار مقاومت الكتريكي سطحي آن نسبت به نمونة اوليه حدود 7 درصد افزايش يافته است.

In this study, commercial pure copper was subjected to a combined forming process. For this purpose, a twist extrusion die with an outlet channel narrowed was used. In this technique, by applying radial and longitudinal strains, different shear sliding systems were activated which leads to a change in mechanical and physical properties of the sample. The results showed that the microstructure of the sample was changed via passing through the twist extrusion die and a very fine gain size was obtained.The grain size was further decreased by passing through the outlet channel and applying direct extrusion, and more homogeneous grains were achieved. The compressive yielding strength was increased from 115 to 167 MPa and the average hardness value was raised from 80 to 127 Vickers by applying the twist extrusion process to the copper. After applying the direct extrusion process to the sample, these values reached 192 MPa and 140 Vickers, respectively. The results also showed that by applying twist and direct extrusion to the copper, its surface electrical resistance increased about 7 %, compared with the reference sample.