ارزیابی تاثیر فرآوری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب بر روی ریزساختار و خواص تریبولوژیکی مس و آلیاژ آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران

2 گروه مهندسی مواد، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران

چکیده

روش تولید ریزساختار آمورف/فوق ریزدانه به‌ وسیله فرآوری اصطکاکی اغتشاشی زیر آب یک روش نوین می‌باشد که با استفاده از یک ابزار در حال چرخش، فلز زمینه غوطه ور در آب را به حالت خمیری در می‌آورد تا ساختار کریستالی در حین تبلور مجدد دینامیکی از حالت منظم خارج و بی‌شکل شود و یا پس از تبلور مجدد مانع از رشد دانه‌ها گردد. بدین منظور برای انجام فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بر روی مس خالص تجاری و آلیاژ برنج در زیر آب از ابزاری از جنس کاربید تنگستن استفاده شد. بررسی های ریزساختار به کمک میکروسکپ نوری بر روی نمونه های مس خالص تجاری کاهش چشمگیر اندازه دانه را نشان داد. به همین ترتیب سختی سنجی مقطع عرضی و عمود بر راستای فرآیند، افزایش سختی نمونه‌ها تا 45% بیشتر از فلز پایه را نشان داد. الگوی پراش اشعه ایکس ناحیه فرآوری شده تحت اعمال فرآوری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب در مقایسه با الگوی فلز پایه قله‌های کوتاه‌تر و پهن‌تری را نشان می‌دهد که در عین حال میزان زمینه الگو افزایش یافته است. مجموع این عوامل بیانگر تشکیل ساختاری آمورف/فوق ریزدانه است. همچنین رفتار سایشی نمونه‌ها با روش پین روی دیسک مورد بررسی قرار گرفت و نتایج حاصل، کاهش ضریب اصطکاک حداقل تا حدود 48% نسبت به فلز پایه را نشان می‌دهد. نتایج حاصله از آزمایش‌های سایش و سختی نشان می دهد که فرآوری اصطکاکی اغتشاشی می‌تواند مقاومت سایشی و سختی مس خالص تجاری و آلیاژ برنج را به نحو چشمگیری افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the effect of underwater friction stir welding on microstructure and tribological properties of copper and its alloy

نویسندگان [English]

  • Ali Moaref 1
  • Amin Rabiezadeh 2
1 Department of Mechanical Engineering, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran
2 Department of Materials Engineering, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran
چکیده [English]

Amorphous/ultrafine grained production method using friction stir processing under water is a novel method which uses a rotating tool to knead the base metal, and immediately after that, it is cooled by water to alter the crystalline structure in the next crystallization and change it into amorphous/ultrafine grained structure. In the present study, the applied metal was copper with purity of 99.8 percent. The properties of crystal structure before and after the test were examined. Examinations using optic microscope (OM) showed that the friction stir processing with higher rounds would decrease the tunnel defects and heterogeneity and cavities, and grain size of sample was reduced. Moreover, hardness test was conducted on samples in cross section and perpendicular to the process line. Results showed that making amorphous using friction stir processing can increase the sample hardness to 45 percent compared with the base metal. The structural properties of samples were examined using x-ray diffusion. Results showed that the peaks presented in diffusion pattern were decreased and their width were increased because of a severe change in plastic form and conducting the process under water which prevent the growth of grains and complete re-crystallization of microstructures. The main reason for reduction in peak intensities and increase in their height was the presence of ultrafine grained phase and extra fine granules. Moreover, the friction behavior of samples were examined using pin on disk method, and a reduction in the friction coefficient was found which was 48 percent compared with the base metal.

کلیدواژه‌ها [English]

  • copper alloy
  • Friction Stir Processing
  • underwater
  • Wear
  • XRD