بررسي خصوصيات مكانيكي، الكتريكي و ريز ساختار مس توليد شده به روش اكستروژن در كانال هاي هم مقطع زاويه دار

Microstructure, Mechanical and Electrical Properties of Commercially Pure Copper Deformed Severely by Equal Channel Angular Pressing

در اين تحقيق، مس خالص تجاري به وسيله ي فرآيند اكستروژن در كانال هاي هم مقطع زاويه‌دار (ECAP) طي هشت مرحله در دماي محيط تحت تغيير شكل پلاستيك شديد قرار گرفت. تاثير تغيير شكل پلاستيك شديد بر ريز ساختار، خواص مكانيكي، هدايت الكتريكي و سايش الكتريكي مس خالص بررسي شد. بعلاوه، تاثير كرنش اعمالي بر خواص مكانيكي مس اكسترود شده در هر مرحله نيز مطالعه گرديد. نتايج حاصل از بررسي ريز ساختار ماده توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان دادند كه ساختار كريستالي ماده به طور قابل ملاحظه اي تغيير شكل يافته و پس از 4 تا 8 مرحله فرآيند ECAP طيف گسترده اي از دانه هاي بسيار ريز در محدوده ي نانو و چند صد ناومتر ديده مي شوند. خواص مكانيكي پس از هر مرحله انجام فرآيند ECAP توسط آزمون سختي و فشار در دماي محيط اندازه گيري و تغييرات آنها گزارش شده است. با شكل گيري دانه هاي بسيار ريز (در حدود چند صد نانومتر) درون ساختار كريستالي مس خالص استحكام آن به ميزان قابل ملاحظه-اي افزايش يافته در حالي كه هدايت الكتريكي آن به واسطه ايجاد مرزدانه هاي بسيار زياد اندكي كاهش مي يابد. از اين رو، با استفاده از فرآيند ECAP مي توان به مس خالص بسيار ريز دانه با قابليت استحكام و هدايت الكتريكي بالا دست يافت. علاوه براين نيز با كاهش كرنش اعمالي به ميزان 25 درصد در هر مرحله از فرآيند ECAP مي توان به استحكام هاي بالاتر در مس خالص تجاري دست يافت. مقاومت در برابر سايش الكتريكي مس خالص تجاري توسط فرآيند الكتريكي- حرارتي تخليه ي الكتريكي تعيين شد.

In this study, commercially pure copper samples were severely deformed by equal channel angular pressing (ECAP) up to 8 passes in room temperature. The effect of sever plastic deformation on the microstructure, mechanical properties, electrical conductivity and electrical wear resistance of the cupper were investigated. In addition, the effect of induced strain on mechanical properties of the extruded cupper in each pass was studied. Field emission scanning electron microscope micrographs show the extreme evaluation of the microstructure after 4 to 8 ECAP passes, in which a large amount of nano and ultra-fine grains are observable. The mechanical properties of the pure cupper in each pass were estimated by compression testing and Brinell hardness method at room temperature. Yield strength and hardness increased by ?390 MPa and 75HB respectively after 5-pass ECAP due to finer boundary spacing. Increasing the strength of pure copper led to only a minor decrease of the electrical conductivity. Hence, by applying ECAP, the ultra-fine pure copper that can improve the mechanical properties without impairing the electrical conductivity is obtained. By reducing the applied strain in each pass (25%) of the ECAP process, the pure copper with higher strength can be obtained. The electrical wear behavior of the samples was investigated by electrical discharge machining (EDM). The results indicate that, electrical wear of the extruded samples is reduced compared to the original samples.