بررسي پارامترهاي مؤثر بر خواص مكانيكي و ساختاري نمونه سيم آلومينيومي توليد شده به روش اكستروژن اصطكاكي اغتشاشي

Investigation of the effective parameters on the mechanical and structural properties of aluminum wire sample fabricated by friction stir extrusion

اكستروژن اصطكاكي اغتشاشي فرايندي بر پايه حرارت حاصل از اصطكاك ميان قالب و مواد مي‌باشد كه در آن نمونه از طريق فشرده سازي و اكستروژن موادي مانند براده-هاي فلز به وجود مي‌آيد . در اين مقاله نمونه سيم آلومينيومي توليد شده از براده‌هاي آلياژ آلومينيوم AA7022 به روش اكستروژن اصطكاكي مورد بررسي قرار گرفته‌است. نمونه‌ها در سرعت‌هاي دوراني و نيرو‌هاي مختلف، اكسترود شده و اثر اين دو پارامتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا خواص ساختاري نمونه‌ها به وسيله ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني بررسي شد. نتايج حاكي از اين بود كه نمونه‌هاي توليد شده در سرعت دوراني بالاتر و نيروي كمتر از كيفيت سطح به مراتب بهتري برخوردار بوده و ترك سطحي كمتري در آن‌ها ديده شد. از طرفي ديگر با افزايش سرعت دوراني دماي فرايند و اندازه دانه افزايش يافت. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني نيز نشان داد كه با تغيير سرعت دوراني و نيروي اكستروژن ميزان تف‌جوشي و چسبيدگي ميان ذرات آلومينيوم نيز تغيير خواهد كرد و با بهينه كردن اين پارامتر‌ها مي‌توان ميزان تخلخل و عيوب داخلي سيم را كاهش داد. در ادامه جهت مطالعه خواص مكانيكي، آزمون‌‌هاي ميكروسختي و فشار به كار گرفته‌شد. با افزايش سرعت دوراني مقادير سختي و تنش تسليم نمونه‌ها كاهش چشم‌گيري پيدا كرد و افزايش نيروي اكستروژن تا يك حد مشخص نيز باعث افزايش در استحكام تسليم ماده شد.

Friction stir extrusion (FSE) is a process based on the heat generated by friction between die and materials in which a sample is produced through consolidation and extrusion of precursor materials such as metal chips. In this paper, the wire samples produced by friction extrusion of aluminum alloy AA7022 chips are investigated. The samples were extruded at different rotational speeds and extrusion forces, and impacts of these two parameters were studied. At first, structural properties of samples were studied using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The result showed that the samples produced at higher rotational speeds and lower forces had a far better surface quality and lower surface crack were seen on them. On the other hand, the temperature of process and grain size was increased with rise of rotational speed. The SEM micrographs showed that by changing rotational speed and extrusion force, the amount of adhesion and sintering between aluminum particles change and by optimizing these parameters can decrease wire’s internal defects and pits. In the following, to study mechanical properties, micro hardness and compression tests were used. The values of hardness and yield stress of samples were decreased with increasing rotational speed and increasing the extrusion force to a certain extent caused increase in yield stress of material.