بخشی از مقاله
چکیده
فرایند نورد تجمعی تنها روش تغییر شکل پلاستیکی شدید است که میتوان بهوسیله آن تولید پیوسته ورقهایی با دانههای فوقریز را انجام داد. این پژوهش هدف دستیابی به زمان و دمایی است که در آن دما و زمان بتوان مقدار استحکام و انعطافپذیری را برای آلیاژ برنج 70Cu-30Znدر فرایند آنیل و نورد پیدرپی بهینه کرد. بدین منظور، در این پژوهش فرایند نورد بر روی دو ورق از آلیاژ برنج 70Cu-30Zn یکی در یک سیکل و دیگری در دو سیکل در دمای اتاق و در شرایط بدون روانکار انجام شد. پسازآن فرایند آنیل کردن در دماهای 300، 350، 400و 450 درجه سانتی گراد و زمانهای 1، 5، 10، 20 و 60 دقیقه در کوره حمام نمک صورت پذیرفت. خواص مکانیکی نمونهها بهوسیله آزمون سختی سنجی موردبررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که دمای 350درجه سانتی گراد و زمان 10دقیقه، بهترین دما و زمان بهینه برای آنیل بین پاسی در فرایند نورد و آنیل پیدرپی برای دستیابی به استحکام و انعطافپذیری بهینه میباشد. سپس فرایند CAR بر روی نمونهها در این دما و زمان انجام گردید. در پایان خواص مکانیکی بهوسیله آزمون استحکام کششی موردبررسی قرار گرفت.
کلمات کلیدی: آلیاژ برنج 70Cu-30Zn، نورد تجمعی، نورد وآنیل پی در پی، استحکام و انعطافپذیری، تبلور مجدد
-1مقدمه
آلیاژهای برنج با توجه به خواص ویژه خود، در دامنه وسیعی از صنعت به کار میروند. این آلیاژها انعطافپذیری و مقاومت به خوردگی قابلتوجهی دارند و علاوه بر این از مقاومت به سایش، سختی و ر سانایی حرارتی و الکتریکین سبتاً بالایی برخوردارند. خواص مکانیکی برنجا سا ساً به مقدار روی، میزان تغییر شکل در مرحله تولید و همچنین پارامترهای عملیات حرارتیخصوصاً دمای تبلور مجدد بستگی دارد.[1] مواد ریزدانه دارای خواص بینظیری همچون استحکام زیاد در دمای محیط، خاصیت سوپر پلاستیک در دمای بالا و نرخ کرنش کم، مقاومت در برابر سایش، استحکام خستگی بالا و مقاومت عالی در برابر خوردگی میبا شند. میتوان گفت ریز کردن دانه ها تنها رو شی ا ست که موجب بهبود همزمان ا ستحکام و انعطافپذیری می شود زیرا در محدودهای از اندازه دانه با ریز شدن اندازه دانه ا ستحکام و انعطافپذیری افزایش مییابند.
در سالهای اخیر، روشهای جدید مانند آلیاژسازی مکانیکی و سینتر کردن نانو پودرها برای تولید دانه های فوقریز - UFG - پیشرفت کردهاند اما اینگونه روشها برای تولید مواد حجمی با مشکلات و سختیهای زیادی مواجه ه ستند. تغییر شکل پلا ستیک شدید - - SPD ، یکی از منا سبترین روشها برای تولید مواد حجیم با دانههای فوقریز می با شد. در فرایند تغییر شکل پلا ستیکی شدید میتوان کرنش بسیار بالایی بر ماده اعمال کرد زیرا در حین انجام فرایند ابعاد نمونه ثابت باقی میماند. .[2-7] فرایند نورد تجمعی - ARB - بهعنوان یک روش اعمال تغییر شکل شدید پلاستیک و دستیابی به ساختاری با اندازه دانه نانومتری توسط سایتو و همکارانش معرفی شد.
این فرایند توانست با اعمال کردن کرنش بالا و استفاده مستقیم از نورد دانههای فوقریز تولید کند. در این روش ابتدا دو ورق فلزی با ابعاد یکسان بریدهشده و سطح دو ورق برسکاری و چربی زدایی میشود . سپس دو ورق رویهم قرار میگیرند و فرایند نورد با کاهش در ضخامت %50 روی آنها انجام میشود. ورق بهدستآمده دارای ضخامتی مانند ورق اولیه و طولی حدود دو برابر آن هست . بعدازآن ورق را در راستای طولی بهطور مساوی به دو قسمت تقسیم و فرایند را تکرار کرده تا دانههای فوقریز تولید شوند.[8] هدف از این تحقیق، د ستیابی به بهترین دما و زمان برای ح صول مقدار ا ستحکام و انعطافپذیری بهینه، بادرنظر گرفتن پدیده کارسرد و تبلور مجدد جزئی در آلیاژ برنج 70Cu-30Zn میباشد.
-2 مواد و روش تحقیق
در این پژوهش از آلیاژ برنج 70/30 استفاده گردید. بهمنظور بررسی ترکیب شیمیایی آلیاژ برنج موردا ستفاده، از کوانتومتری پایه برنج ا ستفاده شد. نتایج برر سی در جدول 1، آورده شده ا ست. بهمنظور تعیین نمودن دما و زمان منا سب آنیل برای د ستیابی به ا ستحکام و انعطافپذیری بهینه مراحل زیر صورت پذیرفت که در ادامه به توضیح هر یک پرداخته میشود.
1. آمادهسازی و انجام آنیل اولیه بر روی نمونهها
2. انجام فرایند ARB
3. فرایند آنیل بهوسیله کوره حمام نمک
4. آزمون سختی سنجی
5. انجام فرایند نورد و آنیل پیدرپی - - CAR
6. آزمون کشش
7. آزمایش متالوگرافی
-1-2 آمادهسازی نمونهها
برای انجام فرایند نورد ابتدا قطعاتی از ورق برنجی با ابعاد 1 × 50 × 90 برش داده شد. سپس برای حذف تنشهای ایجادشده در طی فرایند تولید ورقهای برنجی، این ورقها را پس از برش دادن دردمای600 درجه سانتیگراد به مدت 10دقیقه در کوره آنیل و در دمای محیط سرد گردیدند.
2-2 فرایند نورد تجمعی
ورقهای آنیل شده بهمنظور آماده سازی سطحی در ابتدا با ا ستون چرب زدایی شدند. سپس برای به وجود آمدن سطحی زبر توسط دریل و برس خورشیدی برسکاری گردیدند. بهمنظور جلوگیری از تشکیل اکسید و همچنین نشستن گردوغبار روی سطح برس کاری شده نمونهها پس از برسکاری رویهم قرارگرفته و در کمتر از 2دقیقه باسیمهای مسی از چهارگوشه به همبسته شدند. سپس تحت فرایند نورد با غلتکهایی به قطر250میلیمتر و سرعت حرکت 2rpm/s قرار گرفتند.در این پروژه فرایند نورد درهر سیکل بدون روانکار و در دمای اتاق با کاهش در ضخامت%50 صورت گرفت. با توجه به کاهش 50% ضخامت نهایی ورق نسبت به ورق اولیه در هرسیکل تغییر محسوسی نکرد. پس ا
