Dergiler / Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi / 2022 / Cilt: 24 Sayı: 72

Eş Kanallı Açısal Presleme (EKAP) ile Deforme Edilen ETP Bakırın Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Investigation of Microstructure and Mechanical Properties of ETP Copper Deformed by Equal Channel Angular Pressing (ECAP)

Ebubekir Atan(İZMİR KATİP ÇELEBİ ÜNİVERSİTESİ)0000-0001-7422-3416
Sayfa
875–885
Yayın Tarihi
2022-09-19
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Elde edilen verilere göre, 4 paso EKAP uygulamasının mikroyapıda tanelerin incelmesi ve mekanik özelliklerde iyileşmenin gerçekleştiği gözlemlenmiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Aşırı plastik deformasyon (APD), malzemelere yüksek basınç altında plastik deformasyon uygulanması, malzemelerin mekanik ve yapısal özelliklerini iyileştirmek için kullanılan yöntemlerdendir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu çalışmanın amacı, yüksek basınç altında malzemenin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin kademeli olarak değişimini incelemek ve EKAP’ın bu özelliklerin iyileşmesine etkisini belirlemektir.
💡
Sonuç & Katkı:Elde edilen verilere göre, 4 paso EKAP uygulamasının mikroyapıda tanelerin incelmesi ve mekanik özelliklerde iyileşmenin gerçekleştiği gözlemlenmiştir.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:EKAP · ETP Bakır · Aşırı Plastik Deformasyon Mikroyapı

Özet

Aşırı plastik deformasyon (APD), malzemelere yüksek basınç altında plastik deformasyon uygulanması, malzemelerin mekanik ve yapısal özelliklerini iyileştirmek için kullanılan yöntemlerdendir. Bu yöntemlerden biri olan Eş Kanallı Açısal Presleme (EKAP), aynı çaplara sahip açısal kesişen iki kanaldan geçen numuneye yüksek basınç uygulayarak mikroyapısal olarak mikron altı veya nano boyutlu tanelere sahip malzemeler üretmek için kullanılan bir tekniktir. Son yıllarda EKAP yöntemini kullanarak nano taneli metalik malzemelerin üretimine yönelik çalışmalar artmıştır. Bu çalışmanın amacı, yüksek basınç altında malzemenin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin kademeli olarak değişimini incelemek ve EKAP’ın bu özelliklerin iyileşmesine etkisini belirlemektir. Bu süreç doğrudan malzemenin iç yapısı ve dokusuyla ilgilidir. Uygulanan yöntem ile daha mukavim bir malzeme yapısının elde edilmesi hedeflenmektedir. Çalışmada elektrik uygulamalarında yaygın kullanılan bakır türlerinden ETP (Elektrolitik Tough Pitch) bakır malzeme seçilmiştir. Herhangi bir ısıl işleme tabi tutulmamış 12 mm çapında ve 35 mm uzunluğunda ETP bakır numuneleri, 120 ton kapasiteli hidrolik pres, 120° kanal açısına sahip (Φ=120°, ψ=20°) hassas şekilde işlenmiş kalıp ve EKAP işlem tekrarlarında BC rotası kullanılarak, 2 mm/s'lik presleme hızında ve 200°C kalıp sıcaklığında çalışma gerçekleştirilmiştir. EKAP uygulanan numunelerin kristal yapı, mikroyapı ve mekanik özelliklerdeki değişiklikler incelenmiştir. Elde edilen verilere göre, 4 paso EKAP uygulamasının mikroyapıda tanelerin incelmesi ve mekanik özelliklerde iyileşmenin gerçekleştiği gözlemlenmiştir.

Abstract

Severe plastic deformation (SPD), the plastic deformation of materials under high pressure, is used to improve the mechanical and structural properties of materials. Equal Channel Angular Pressing (ECAP) is one of these methods used to produce materials microstructure with submicron or nano-sized grains by applying high pressure to the sample passing through two angular intersecting channels with the same diameters. In recent years, studies on the production of nano-grained metallic materials have increased. The aim of this study is to examine the gradual change of the microstructure and mechanical properties of the material under high pressure and to determine the effect of ECAP on the improvement of these properties. This process is directly related to the internal structure and texture of the material. With the applied method, it is aimed to obtain a more durable material structure. Electrolytic Tough Pitch (ETP) copper material, which is one of the copper types commonly used in electrical applications, was chosen in the study. 12 mm diameter and 35 mm long ETP copper samples, which were not subjected to any heat treatment, processed on 2 mm/s pressing speed, 200°C mold temperature and Bc ECAP route using a 120 ton capacity hydraulic press, a precision machined mold which has 120° (Φ=120°, ψ=20°) channel angle. The changes in the crystal structure, microstructure and mechanical properties of the ECAP applied samples were investigated. According to the data obtained, it was observed that the 4 passes of ECAP application resulted in having finer grains in microstructure and improvement in mechanical properties.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Atan, E. (2022). Eş Kanallı Açısal Presleme (EKAP) ile Deforme Edilen ETP Bakırın Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, Cilt: 24 Sayı: 72, 875–885. https://doi.org/10.21205/deufmd.2022247217

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (29)

  1. Valiev, R. Z., & Langdon, T. G. 2006. Principles Of Equal-Channel Angular Pressing as A Processing Tool for Grain Refinement, Progress in materials science, 51(7), 881-981. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2006.02.003
  2. Yazan, H. A., Akar, A. & Özmerih, L. 1974. Bakır ve İlgili Ürünlerin Kullanım Alanları, Bilimsel Madencilik Dergisi, 13 (2), 43-47.
  3. Radhi, H. N., Aljassani, A. M., & Mohammed, M. T. 2020. Effect of ECAP on Microstructure, Mechanical and Tribological Properties of Aluminum and Brass Alloys: A Review, Materials Today: Proceedings, 26, 2302-2307. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.02.497
  4. Morozova, A., Pilipenko, A., Tkachev, M., Lugovskaya, A., Belyakov, A., & Kaibyshev, R. 2021. Effect of deformation techniques on the microstructure and mechanical properties of a copper alloy. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 1014, No. 1, p. 012030). IOP Publishing. DOI: 10.1088/1757-899X/1014/1/012030
  5. Öğüt, S., Kaya, H., Kentli, A., & Uçar, M. 2021. Applying hybrid equal channel angular pressing (HECAP) to pure copper using optimized Exp.-ECAP die. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 116(11), 3859-3876. DOI: 10.1007/s00170-021-07717-9
  6. Alawadhi, M. Y., Sabbaghianrad, S., Huang, Y., & Langdon, T. G. 2021. Evaluating the paradox of strength and ductility in ultrafine-grained oxygen-free copper processed by ECAP at room temperature. Materials Science and Engineering: A, 802, 140546. DOI: 10.1016/j.msea.2020.140546
  7. Alateyah, A. I., Ahmed, M. M., Zedan, Y., El-Hafez, H. A., Alawad, M. O., & El-Garaihy, W. H. 2021. Experimental and numerical investigation of the ECAP processed copper: Microstructural evolution, crystallographic texture and hardness homogeneity. Metals, 11(4), 607. DOI: 10.3390/met11040607
  8. Akbarzadeh, B., Gorji, H., Bakhshi-Jooybari, M., Jamaati, R., & Mirnia, M. J. 2021. Investigation of mechanical and microstructural properties of pure copper processed by combined extrusion-equal channel angular pressing (C-Ex-ECAP). The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 113(7), 2175-2191. DOI:10.1007/s00170-021-06692-5
  9. Suresh, M., Sharma, A., More, A. M., Kalsar, R., Bisht, A., Nayan, N., & Suwas, S. 2019. Effect of Equal Channel Angular Pressing (ECAP) on the Evolution of Texture, Microstructure and Mechanical Properties in the Al-Cu-Li alloy AA2195, Journal of Alloys and Compounds, 785, 972-983. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.01.161
  10. Wang, W., Pan, Q., Wang, X., Sun, Y., Long, L., & Huang, Z. 2018. Mechanical Properties and Microstructure Evolution of Ultra-High Strength Al-Zn-Mg-Cu Alloy Processed by Room Temperature ECAP with Post Aging, Materials Science and Engineering: A, 731, 195-208. DOI: 10.1016/j.msea.2018.06.047
  11. Rezaei, M. R., Shabestari, S. G., & Razavi, S. H. 2017. Effect of ECAP Consolidation Temperature on the Microstructure and Mechanical Properties of Al-Cu-Ti Metallic Glass Reinforced Aluminum Matrix Composite, Journal of Materials Science & Technology, 33(9), 1031-1038. DOI: 10.1016/j.jmst.2016.10.013
  12. Shaeri, M. H., Shaeri, M., Ebrahimi, M., Salehi, M. T., & Seyyedein, S. H. 2016. Effect of ECAP Temperature on Microstructure and Mechanical Properties of Al–Zn–Mg–Cu Alloy, Progress in Natural Science: Materials International, 26(2), 182-191. DOI: 10.1016/j.pnsc.2016.03.003
  13. Abib, K., Balanos, J. A. M., Alili, B., & Bradai, D. 2016. On the Microstructure and Texture of Cu-Cr-Zr Alloy After Severe Plastic Deformation by ECAP, Materials Characterization, 112, 252-258. DOI: 10.1016/j.matchar.2015.12.026
  14. Zhu, C., Ma, A., Jiang, J., Li, X., Song, D., Yang, D., Yuan, Y. & Chen, J. 2014. Effect of ECAP Combined Cold Working on Mechanical Properties and Electrical Conductivity of Conform-Produced Cu–Mg Alloys, Journal of Alloys and Compounds, 582, 135-140. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.08.007
  15. Blum, W., Dvořák, J., Kral, P., Eisenlohr, P., & Sklenička, V. 2014. Effect of Grain Refinement by ECAP on Creep of Pure Cu, Materials Science and Engineering: A, 590, 423-432. DOI: 10.1016/j.msea.2013.10.022
  16. Khereddine, A. Y., Larbi, F. H., Kawasaki, M., Baudin, T., Bradai, D., & Langdon, T. G. 2013. An Examination of Microstructural Evolution in a Cu–Ni–Si Alloy Processed by Hpt and ECAP, Materials Science and Engineering: A, 576, 149-155. DOI: 10.1016/j.msea.2013.04.004
  17. Ko, Y. G., Namgung, S., Lee, B. U., & Shin, D. H. 2010. Mechanical and Electrical Responses of Nanostructured Cu–3 Wt% Ag Alloy Fabricated by ECAP and Cold Rolling, Journal of Alloys and Compounds, 504, S448-S451 DOI: 10.1016/j.jallcom.2010.02.198
  18. Gazizov, M., & Kaibyshev, R. 2013. The Precipitation Behavior of an Al–Cu–Mg–Ag Alloy Under ECAP, Materials Science and Engineering: A, 588, 65-75. DOI: 10.1016/j.msea.2013.09.021
  19. Jayakumar, P. K., Balasubramanian, K., & Tagore, G. R. 2012. Recrystallisation and Bonding Behaviour of Ultra Fine Grained Copper and Cu–Cr–Zr Alloy Using ECAP, Materials Science and Engineering: A, 538, 7-13. DOI: 10.1016/j.msea.2011.12.069
  20. Abd El Aal, M. I. 2011. Influence of the Pre-Homogenization Treatment on the Microstructure Evolution and the Mechanical Properties of Al–Cu Alloys Processed by ECAP, Materials Science And Engineering: A, 528(22-23), 6946-6957. DOI: 10.1016/j.msea.2011.05.072
  21. Furukawa, M., Horita, Z., Nemoto, M., & Langdon, T. G. 2001. Processing of Metals by Equal-Channel Angular Pressing, Journal of Materials Science, 36(12), 2835-2843. DOI: 10.1023/A:1017932417043
  22. Kamachi, M., Furukawa, M., Horita, Z., & Langdon, T. G. 2003. Equal-Channel Angular Pressing Using Plate Samples, Materials Science And Engineering: A, 361(1-2), 258-266. DOI: 10.1016/S0921-5093(03)00522-7
  23. Agwa, M. A., Ali, M. N., & Al-Shorbagy, A. E. 2016. Optimum Processing Parameters for Equal Channel Angular Pressing, Mechanics of Materials, 100, 1-11. DOI: 10.1016/j.mechmat.2016.06.003
  24. Gural, A., Tekeli, S., Aytac, A., & Karatas, C. 2011. Construction of an Equal Channel Angular Pressing Unit and Determination of Optimum Parameters for Al-Zn-Mg-Cu Alloy Chosen as a Modal Material, Journal of Polytechnic-Politeknik Dergisi, 14(4), 243-248. DOI: 10.2339/2011.14.4, 243-248
  25. Frint, P., Wagner, M. X., Weber, S., Seipp, S., Frint, S., & Lampke, T. 2017. An Experimental Study on Optimum Lubrication for Large-Scale Severe Plastic Deformation of Aluminum-Based Alloys, Journal of Materials Processing Technology, 239, 222-229. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2016.08.032
  26. Segal, V. M. 1999. Equal Channel Angular Extrusion: from Macromechanics to Structure Formation, Materials Science and Engineering: A, 271(1-2), 322-333. 10.1016/S0921-5093(99)00248-8
  27. Yamashita, A., Yamaguchi, D., Horita, Z., & Langdon, T. G. 2000. Influence of Pressing Temperature on Microstructural Development in Equal-Channel Angular Pressing, Materials Science and Engineering: A, 287(1), 100-106. DOI: 10.1016/S0921-5093(00)00836-4
  28. Krishna, S. C., Gangwar, N. K., Jha, A. K., & Pant, B. 2013. On the Prediction of Strength from Hardness for Copper Alloys, Journal of Materials, 2013, 1-6. DOI: 10.1155/2013/352578
  29. Yazan, H. A., Akar, A. & Özmerih, L. 1974. Bakır ve İlgili Ürünlerin Kullanım Alanları, Bilimsel Madencilik Dergisi, 13 (2), 43-47.