تأثیر فرایند نورد تجمعی (arb) و عملیات حرارتی پیرسازی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 6061
چکیده
فرایند نورد تجمعی (arb) یکی از روش های تغییرشکل پلاستیکی شدید است که برای دستیابی به مواد فلزی با اندازه دانه های بسیار ریز (زیر میکرون) و با استحکام بالا استفاده می شود. از طرفی عملیات حرارتی پیرسازی با تشکیل رسوبات در ریزساختار یکی از روش های بهبود خواص مکانیکی فلزات است. در این پژوهـش، ابتدا فرایند arb روی آلیاژ آلومینیوم 6061 تا پنج سیکل در دمای اتاق و در شرایط بدون روانکار انجام شد. سپس عملیات حرارتی پیرسازی در دو حالت مختلف (دمای c°160 به مدت 5 ساعت و دمای c°100 به مدت 48 ساعت) روی نمونه ها اعمال شد. کیفیت جوش نوردی ایجاد شده در فرایند arb توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و همچنین آزمون پیلینگ مورد ارزیابی قرار گرفت. تغییرات ریزساختاری در حین arb و عملیات حرارتی پیرسازی توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) مطالعه گردید. پارامترهای ریزساختاری نظیر میکرو کرنش و چگالی نابجایی های تولیدی در ورق های arb شده و arb و سپس پیر شده با به کارگیری روش ریت ولد تخمین زده شد. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی، از آزمون های کشش تک محوری و سختی سنجی استفاده شد. پس از انجام آزمون کشش، سطح شکست نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر آن بافت نمونه های arb شده در فاصله 25/0 میلی متری از سطح، توسط اندازه گیری پارامتر بافت و شکل های قطبی و توابع توزیع جهت (odf) به دست آمده از دستگاه پراش پرتو ایکس (xrd) مجهز به زاویه یاب، ارزیابی شد. نتایج حاکی از ایجاد جوش نوردی مناسب بین لایه های مختلف به جز لایه های ایجاد شده در سیکل آخر بود. مطالعات ریزساختاری حین فرایند arb نشان داد که مکانیزم ریز شدن دانه ها شامل سه پدیده تفکیک دانه ها، شکل گیری مرزهای با زاویه زیاد و در نهایت تبلور مجدد پیوسته می باشد. نتایج حاصل از آزمون های مکانیکی نشان دادند که پس از پنج سیکل arb، استحکام کششی و سختی تقریبا به 5/2 برابر استحکام کششی اولیه (نمونه آنیل شده) رسید، در حالی که ازدیاد طول افت شدیدی در سیکل اول داشت و پس از آن با ادامه فرایند، به آرامی کاهش پیدا کرد تا پس از پنج سیکل به حدود 5% رسید. با بررسی سطح شکست مشخص گردید که شکست در نمونه های arb شده به صورت داکتیل و با مکانیزم جوانه زنی، رشد و به هم پیوستن حفرات رخ داده است. پس از انجام عملیات حرارتی پیرسازی در هر دو حالت روی نمونه های arb شده، استحکام و انعطاف پذیری افزایش یافت. مطالعات ریزساختاری و آنالیز پراش پرتو ایکس نشان داد که افزایش همزمان استحکام و انعطاف پذیری به علت تشکیل رسوبات ریز و وقوع بازیابی در ریزساختار است. مطالعات بافت در نمونه ها نشان داد که پس از پنج سیکل arb، مولفه های قوی شامل دیلامور، مس و برنج بودند