Abstract



 
   

Volume 6 - No. 2
TEXTURE ANALYSES OF FRICTION STIR WELDED SINGLE-PHASE BRASS USING ELECTRON BACK SCATTERED DIFFRACTION  
 

مطالعه مشخصات بافتی ناحیه جوش همزن اصطکاکی برنج تک¬فازی به وسیله آزمون پراش الکترونهای برگشتی

اکبر حیدرزاده و توحید سعید

تاريخ ثبت اوليه: // ، تاريخ دريافت نسخه اصلاح شده: // ، تاريخ پذيرش قطعي: //

چكيده     پیچیدگی تغییر¬شکل پلاستیک حین جوشکاری همزن اصطکاکی سبب می¬شود که جهت¬گیری بافت¬ در نقاط مختلف جوش تغییر کند. بنابراین، باید بافت اولیه حاصل از آزمون پراش الکترونهای برگشتی در چارچوب تغییر¬شکل برشی مرجع قرار نگرفته و انتقال بافت اولیه به چارچوب بافت برشی مرجع ضروری می¬باشد. در این پژوهش، به بررسی بافت جوش همزن اصطکاکی برنج تک¬فازی پرداخته شد. نتایج نشان داد که A_1^* (111)[1 ̅1 ̅2]،A_2^* (111)[112 ̅ ]، C {001}〈110〉 و گاوس {011}〈100〉 اجزاء اصلی تشکیل¬دهنده بافت در ناحیه جوش هستند. اجزاء بافت برشی (A_1^*، A_2^* و C) نشان¬دهنده تبلور مجدد دینامیکی پیوسته به عنوان سازوکار غالب و حضور بافت گاوس تاییدکننده تبلور مجدد دینامیکی ناپیوسته به عنوان سازوکار محتمل دیگر در پیدایش ریزساختار نهایی تعیین شد. در این پژوهش، ابتدا پوشش اکسید تیتانیم متخلخل حاوی کلسیم فسفات (CaP) بر روی زیر لایه تیتانیم خالص تجاری (CP-Ti) به وسیله فرآیند اکسیداسیون میکروقوس (MAO) در ولتاژهای مختلف 300، 330 و V 360 به مدت پنج دقیقه ایجاد شد. سپس، پوشش شیشه زیست¬فعال 45S5 (BG) به وسیله فرآیند لایه¬نشانی الکتروفورتیک (EPD) بر روی زیرلایه اصلاح شده، تشکیل شد. ترکیب فازی، عوامل ساختاری، ریز¬ساختار و ترکیب شیمیایی میان لایه MAO ایجاد شده در ولتاژهای مختلف و پوشش BG، به¬ترتیب به وسیله‌ پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف¬سنجی تفرق انرژی (EDS) بررسی شد. رفتار حرارتی پوشش BG به وسیله آنالیز هم¬زمان گرماسنجی افتراقی (DSC) و توزین حرارتی (TG) مطالعه شد. میکروساختار به¬دست آمده بعد از اصلاح CP-Ti به روشMAO در ولتاژ V 360، نشان داد که لایه سطحی میکرومتخلخل TiO2 به¬طور گسترده ای با خوشه¬های به¬هم پیوسته هیدروکسی آپاتیت (HA) با نسبت کلسیم به فسفر نزدیک به استخوان تشکیل می‌شود. اندازه‌‌گیری‌های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول شبیه سازی شده بدن (SBF) و آزمون ریزخراش نشان دادند که استفاده از پوشش BG بر روی CP-Ti اصلاح شده با استفاده از ترکیب روش¬های MAO و EPD باعث افزایش مقاومت به خوردگی و چسبندگی پوشش به زیرلایه می‌شود. ورق آلومینیوم ۱۰۵۰ تغییر شکل شدید یافته تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی در شرایط مختلف فرآوری بدون نانوذرات در دمای اتاق و فرآوری به همراه نانوذرات در محیط نیتروژن مایع قرار گرفت. بررسی¬های ریزساختاری نشان داد که پس از سه پاس فرآوری، توزیع مناسبی از نانوذرات در منطقه اغتشاش یافته حاصل می¬شود. هم¬چنین مطالعات پراش الکترون¬های بازگشتی (EBSD) از منطقه مذکور مبین این مساله است که در مقایسه با نمونه تغییرشکل شدید یافته و فرآوری شده بدون نانوذرات و در دمای اتاق، فرآوری به همراه نانوذرات و در محیط نیتروژن مایع از وقوع رشد دانه شدید در منطقه اغتشاش یافته جلوگیری به¬عمل می¬آورد و ساختار بسیار ریزدانه حاصل می¬کند. به¬علاوه، استفاده از نانوذرات و محیط خنک¬کننده تغییری در جهت‌گیری ترجیحی دانه¬ها و سازوکار تبلور مجدد در منطقه اغتشاش یافته ایجاد نمی‌نماید. بررسی¬ها حاکی از آن است که سازوکار تبلور مجدد در منطقه اغتشاش یافته، بازیابی دینامیکی و تبلور مجدد دینامیکی پیوسته می¬باشد و در شرایط فرآوری در محیط نیتروژن مایع، تبلور مجدد دینامیکی ناپیوسته نیز به¬طور محدودی اتفاق می¬افتد. نتایج سختی¬سنجی نشان داد که استفاده هم¬زمان محیط خنک¬کننده و نانوذرات تأثیر چشمگیری بر بهبود خواص مکانیکی ناحیه اغتشاش یافته دارد.فرآیند \\\\\\\"فعال‎سازی مذاب توسط کرنش (SIMA) \\\\\\\" یک فرآیند نیمه‎جامد است که به منظور تشکیل ساختار گلبولی در آلیاژ¬ها به¬کار گرفته می¬شود. در این فرآیند، آلیاژ مورد نظر ابتدا تحت کرنش قرار می¬گیرد و سپس در دمای نیمه‎جامد به مدت مشخصی نگه¬داری می¬شود. در این پژوهش، از فرآیند SIMA برای تشکیل ساختار گلبولی در آلیاژ آلومینیوم 7075 استفاده شده و تاثیر چهار عامل مقدار کرنش، دمای اعمال کرنش، دمای نگه¬داری نیمه‎جامد (کسرحجمی مذاب) و زمان نگه¬داری نیمه‎جامد بر روی اندازه متوسط دانه¬ها و هم¬چنین ضریب شکل آن¬ها مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور از میکروسکوپ¬های نوری و الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. نتایج نشان داد که نمی¬توان یک سازوکار خاص را برای گلبولی شدن دانه¬ها در فرآیند SIMA در نظر گرفت. بلکه با توجه به مقدار کسر حجمی مذاب و مقدار کرنش، سازوکار غالب متفاوت خواهد بود و بیشترین رقابت بین تبلور مجدد و ذوب داخلی دانه¬ها اتفاق می¬افتد. هم¬چنین نتایج نشان داد که در فرآیند SIMA ، درصد ازدیاد طول به طور قابل ملاحظه¬ای نسبت به حالت T6 افزایش می¬یابد در حالی¬که استحکام کاهش زیادی ندارد.

كلمات كليدي    جوشکاری همزن اصطکاکی، بافت، تفرق الکترونهای برگشتی، برنج.



Texture Analyses of Friction Stir Welded Single-phase Brass Using Electron Back Scattered Diffraction

Akbar Heidarzadeh and Tohid Saeid

Abstract    Complex plastic deformation during friction stir welding causes variation of texture in different locations of the joint. Therefore, the as-acquired texture data from electron backscattered diffraction analysis are not often in the shear deformation frame of reference. In this study, the texture components of the friction stir welded single phase brass was studied. The results showed that the texture of the joint contained A_1^* (111)[1 ?1 ?2], A_2^* (111)[112 ? ], C{001}?110?, and Goss{011}?100? components. The existence of A_1^*, A_2^*, and C texture components revealed that the continuous dynamic recrystallization plays a dominant role in the microstructural evolution. In addition, the presence of Goss texture component showed that discontinues dynamic recrystallization may also participate in the new grain formation.

Keywords    Friction stir welding, Texture, Electron backscattered diffraction, Brass.

 

منابع:

1. Ma, Z.Y., Friction Stir Processing Technology: A Review, Metallurgical and Materials Transactions A, 39 (2008) 642-658. 2. Ãam, G., Friction stir welded structural materials: beyond Al-alloys\\\\\\\\\\\\\\\", International Materials Reviews, 56 (2011) 1-48. 3. Mishra, R. S. and Ma, Z.Y., Friction stir welding and processing\\\\\\\\\\\\\\\", Materials Science and Engineering: R: Reports, Vol. 50, pp. 1-78, 2005. 4. Emamikhah, A., Abbasi, A., Atefat, A. and Givi, M.K. B., Effect of tool pin profile on friction stir butt welding of high-zinc brass (CuZn40), The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 71 (2014) 81-90. 5. Emamikhah, A., Abbasi, A., Lirabi, I., Feghhi, A. and Atefat, A., The Role of Tool Pin Profile and Temperature on Friction Stir Welding of High Zinc Brass, Advanced Materials Research, 685 (2013) 264-268. 6. Heidarzadeh, A., Jabbari, M. and Esmaily, M., Prediction of grain size and mechanical properties in friction stir welded pure copper joints using a thermal model, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 77 (2015) 1819-1829. 7. Heidarzadeh, A. and Saeid, T., Prediction of mechanical properties in friction stir welds of pure copper, Materials & Design, 52 (2013) 1077-1087. 8. Heidarzadeh, A., Kazemi-Choobi, K., Hanifian, H. and Asadi, P. 3 - Microstructural evolution\\\\\\\\\\\\\\\". In: M. K. B. Givi and P. Asadi, editors, Advances in Friction-Stir Welding and Processing, Woodhead Publishing; 2014. p. 65-140. 9. Ambroziak, A., Hydrogen damage in friction welded copper joints, Materials & Design, 31 (2010) 3869-3874. 10. Chen, H.-C., Bi, G., Nai, M.L. S. and Wei, J., Enhanced welding efficiency in laser welding of highly reflective pure copper, Journal of Materials Processing Technology, 216 (2015) 287-293. 11. Farrokhi, H., Heidarzadeh, A. and Saeid, T., Frictions stir welding of copper under different welding parameters and media, Science and Technology of Welding and Joining, 18 (2013) 697-702. 12. Khodaverdizadeh, H., Mahmoudi, A., Heidarzadeh, A. and Nazari, E., Effect of friction stir welding (FSW) parameters on strain hardening behavior of pure copper joints, Materials & Design, 35 (20112) 330-334. 13. Leal, R.M., Sakharova, N., Vilaça, P., Rodrigues, D.M. and Loureiro, A., Effect of shoulder cavity and welding parameters on friction stir welding of thin copper sheets, Science and Technology of Welding and Joining, 16 (2011) 146-152. 14. Mironov, S., Inagaki, K., Sato, Y.S. and Kokawa, H., Microstructural evolution of pure copper during friction-stir welding, Philosophical Magazine, 95 (2015) 367-381. 15. Pashazadeh, H., Masoumi, A. and Teimournezhad, J., Numerical modelling for the hardness evaluation of friction stir welded copper metals, Materials & Design, 49 92013) 913-921. 16. Shen, J.J., Liu, H.J. and Cui, F., Effect of welding speed on microstructure and mechanical properties of friction stir welded copper, Materials & Design, 31 (2010) 3937-3942. 17. Xu, N., Ueji, R., Morisada, Y. and Fujii, H., Modification of mechanical properties of friction stir welded Cu joint by additional liquid CO2 cooling, Materials & Design, 56, (2014) 20-25. 18. Ãam, G., Mistikoglu, S. and Pakdil, M., Microstructural and Mechanical Characterization of Friction Stir Butt Joint Welded 63% Cu-37% Zn Brass Plate, Welding Journal, 88 (2009) 225-232. 19. Ãam, G., SerindaÄ, H.T., Ãakan, A., Mistikoglu, S. and Yavuz, H., The effect of weld parameters on friction stir welding of brass plates, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 39 (2008) 394-399. 20. Emami, S. and Saeid, T., Effects of Welding and rotational speeds on the Microstructure and Hardness of Friction Stir Welded Single-Phase Brass, Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 28 (2015) 766-771. 21. Xie, G.M., Ma, Z.Y. and Geng, L., Effects of Friction Stir Welding Parameters on Microstructures and Mechanical Properties of Brass Joints, Materials Transactions, 49 (2008) 1698-1701. 22. Xu, N., Ueji, R. and Fujii, H., Enhanced mechanical properties of 70/30 brass joint by rapid cooling friction stir welding, Materials Science and Engineering: A, 610 (2014) 132-138. 23. Liu, H. J., Shen, J.J., Huang, Y.X., Kuang, L.Y., Liu, C. and Li, C., Effect of tool rotation rate on microstructure and mechanical properties of friction stir welded copper, Science and Technology of Welding and Joining, 14 (2009) 577-583. 24. Fonda, R.W., Knipling, K.E. and Rowenhorst, D.J., EBSD Analysis of Friction Stir Weld Textures, JOM, 66 (2014) 149-155. 25. Saeid, T., Abdollah-zadeh, A., Shibayanagi, T., Ikeuchi, K. and Assadi, H., On the formation of grain structure during friction stir welding of duplex stainless steel, Materials Science and Engineering: A, 527 (2010) 6484-6488. 26. Humphreys, F.J. and Hatherly, M., Hot Deformation and Dynamic Restoration,. Recrystallization and Related Annealing Phenomena (Second Edition). Oxford: Elsevier; (2004). 27. McNelley, T.R., Swaminathan, S. and Su, J.Q., Recrystallization mechanisms during friction stir welding/processing of aluminum alloys, Scripta Materialia, 58 (2008) 349-354.
 
 Download PDF 


Term of Use  | Privacy Policy | Contact Us

Journal of Advanced Materials and Technologies
E-mail: office@jem.ir
Web Site: http://www.jamt.ir