33109

بررسي رفتار تغييرشكل گرم و تحولات ريزساختاري مس خالص فراوري شده به روش آسياب مكانيكي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژِي

1400-1403

1403/10/1

دكتر حسين رضوي، دكتر حميدرضا عابدي

ندارم

مهندسي مواد و متالورژي

در پژوهش حاضر رفتار تغييرشكل گرم مس خالص تهيه شده به روش آسياب مكانيكي، فشار سرد و تفجوشي مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور پودر مس خالص به همراه استئاريك اسيد به مدت زمان 240 دقيقه با سرعت آسياب 300 دور بر دقيقه، نسبت شعاع گلوله به پودر 10:1 در محيط گاز آرگون تحت آسياب مكانيكي قرار گرفت. پودر آسياب شده تحت پرس هيدروليك 7 تن به مدت 10 دقيقه قرار گرفت و سپس نمونه‌هاي استوانه‌اي به منظور افزايش استحكام، تحت تفجوشي در دماي 850 درجه سانتيگراد و به مدت 30 دقيقه قرار گرفتند. سپس آزمايش فشار داغ در دماهاي 300، 500، 700 و ℃900 و نرخ كرنش s-10.001 تا كرنش حقيقي 8/0 بر روي نمونه‌ها انجام شد. نمودارهاي تنش سيلان گرم و رفتار سخت شوندگي/نرم شوندگي آلياژ بر اساس روش جوناس-پولياك مورد بررسي قرار گرفت. بر همين اساس تنش ماكزيمم در دماهاي300، 500، 700، و 900 درجه سانتي گراد به ترتيب برابر 190، 97، 19 و 6 مگاپاسكال به دست آمد كه نشان دهنده كاهش قابل توجه سطح تنش با افزايش دما مي‌باشد. در تمامي دماهاي تغييرشكل، منحني سيلان پس از طي مرحله كارسختي و رسيدن به تنش ماكزيمم، كسر نرم شوندگي قابل توجهي را تا رسيدن به حالت پايدار تجربه مي‌كند و نمونه‌ها بدون ايجاد ترك تا كرنش اعمالي 0.8 تحت تغيير شكل قرار گرفتند. بررسي‌هاي ريزساختاري حاكي از تغييرنامحسوس اندازه دانه در ريزساختارهاي تغييرشكل يافته در دماهاي 300 و ℃500 (به ترتيب برابر 8/4 و 5.9 ميكرومتر) در مقايسه با ساختار اوليه (4.9 ميكرومتر) است. وقوع نرم شوندگي در اين شرايط به نفوذ مكانيكي فاز زمينه به فضاهاي خالي (تخلخل هاي از قبل موجود)، و در نتيجه چرخش و تغيير مورفولوژي دانه‌ها نسبت داده شد. نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد كسر حفرات موجود در ساختار اوليه (حدود 4-6%) به ميزان قابل توجهي (كمتر از 1%) كاهش يافته است. اندازه دانه در ساختار نمونه تغييرشكل در دماي ℃700 برابر 3.6 ميكرومتر و براي دماي ℃900 برابر 8.7 ميكرومتر بدست آمد. كاهش قابل توجه در دماي ℃700 نسبت به دماهاي قبلي به وقوع پديده تبلور مجدد ديناميكي و افزايش ميانگين اندازه در دماي ℃900 به رشد دانه نسبت داده مي‌شود. در اين پژوهش همچنين رفتار سيلان گرم كامپوزيت مس-گرافن تهيه شده به روش آسياب مكانيكي، پرس سرد و تف جوشي با رفتار سيلان نمونه مس خالص در دماي 500 مورد مقايسه قرار گرفت.

1403/12/18

An investigation into the hot deformation behavior and correlated microstructure evolution of pure copper processed through ball milling

1/20/2026 12:00:00 AM

In the present study, the hot deformation behavior of pure copper prepared by mechanical grinding, cold pressing, and sintering was investigated. For this purpose, pure copper powder was mechanically ground with stearic acid for 240 minutes at a grinding speed of 300 rpm and a ball-to-powder radius ratio of 10:1 in an argon gas environment. The ground powder was subjected to a 7-ton hydraulic press for 10 minutes, and then the cylindrical samples were sintered at 850°C for thirty minutes to increase strength. Then, hot compression tests were performed on the samples at temperatures of 300, 500, 700, and 900°C and a strain rate of 10.001 s-1 to a true strain of 0.8. The hot flow stress diagrams and the hardening/softening behavior of the alloy were investigated based on the Jonas-Polyak method. Accordingly, the maximum stress at temperatures of 300, 500, 700, and 900 °C was 190, 97, 19, and 6 MPa, respectively, indicating a significant decrease in the stress level with increasing temperature. At all deformation temperatures, the flow curve, after the work hardening stage and reaching the maximum stress, experiences a significant softening fraction until reaching a stable state, and the samples were deformed without cracking up to an applied strain of 0.8. Microstructural studies indicate an insignificant change in grain size in the deformed microstructures at temperatures of 300 and 500 °C (4.8 and 5.9 μm, respectively) compared to the initial structure (4.9 μm). The occurrence of softening under these conditions was attributed to the mechanical penetration of the matrix phase into the voids (pre-existing pores), resulting in rotation and change in grain morphology. The results show that the fraction of pores in the initial structure (about 4-6%) has decreased significantly (less than 1%). The grain size in the deformed sample structure was 3.6 μm at 700 ℃ and 8.7 μm at 900 ℃. The significant decrease at 700 ℃ compared to previous temperatures is attributed to the occurrence of dynamic recrystallization phenomenon and the increase in the average size at 900 ℃ is attributed to grain growth. In this study, the hot flow behavior of the copper-graphene composite prepared by mechanical grinding, cold pressing and sintering was also compared with the flow behavior of the pure copper sample at 500 °C.

مس خالص , آسياب مكانيكي , رفتار تغييرشكل گرم , كامپوزيت مس گرافن

Pure Copper , Mechanical Alloying , Hot Deformation , Copper Graphene Composite

Suhayl Chloe

Dr.hossein Razavi, Dr.Hamidreza Aebdi