Saf Bakırın Yüksek Sıcaklıktaki Mekanik Davranışı: Dinamik Yeniden Kristalleşme Ve Dinamik Tane Büyümesi

Abstract

Bu çalışmada, 25µm orijinal tane boyutuna sahip saf bakır (OFHC-Cu) numuneler, farklı sıcaklıklarda tavlanarak, ortalama 50, 100 ve 150µm tane boyutuna sahip numuneler elde edilmiştir. Farklı tane boyutuna sahip numuneler, 300, 405, 500 ve 700 ?C sıcaklıklarda (0.42-0.75Tm) ve 1, 2, 5, 10, 20 ve 50 mm/dk çene hızlarında (5.6x10-4 –2.8x10-2 sn-1) çekme deneyine tabi tutulmuştur. Çekme deneyleri sonunda numunelerin çekme yönündeki kesitleri metalografik olarak incelenerek; yeniden kristalleşme miktarı, tane boyutu saptanmış ve mikro sertlikleri ölçülmüştür. Kırık yüzeyler, stereo ve taramalı elektron mikroskobunda (SEM) incelenmiştir. Deney sonuçları, saf bakır numunelerin başlangıç tane boyutunun, malzemenin yüksek sıcaklıktaki mekanik davranışına önemli ölçüde etki ettiğini göstermiştir. Uygulanan deney koşullarında, 25, 100, 150µm tane boyutuna sahip numunelerde kısmi ve 50µm tane boyutuna sahip numunede ise tamamen dinamik yeniden kristalleşmenin yer aldığı saptanmıştır. Numunelerde, maksimum süneklik, 50µm tane boyutunda, 700?C ve 10 mm/dk çekme hızında elde edilmiş ve süneklik artışının “dinamik yeniden kristalleşmeden” kaynaklandığı anlaşılmıştır. Başlangıç tane boyutunun 50µm altında olması halinde deney koşullarının tane büyümesine yol açarak sünekliği olumsuz yönde etkilediği ve benzer durumun iri taneli numunelerde de ortaya çıktığı görülmüştür. Dinamik yeniden kristalleşmenin yer aldığı numunelerde, tipik sünek kırılma görülürken, iri taneli numunelerde tane sınırlarının kayması sonucu intergranüler kırılma saptanmıştır.In this study, the samples with 50, 100 and 150µm average grain sizes have been obtained as a result of annealing of pure copper (OFHC-Cu) having initial grain size of 25µm at different temperatures. The samples of different grain sizes have been subjected to tensile tests at temperatures 300, 405, 500 and 700°C (0.42-0.75 Tm) and cross-head speeds 1, 2, 5, 10, 20 and 50 mm/min. (5.6x10-4–2.8x10-2 s-1). After the tensile tests, longitudinal cross sections of the ruptured samples were examined metallographicaly. The amount of recrystallization, grain size and microhardness values were measured. Fractured surfaces have been investigated through stereo and scanning electron microscope (SEM).Experimental results have revealed that initial grain size of pure copper samples was considerably effective on mechanical behavior of the material at elevated temperatures. In the experimental conditions, partial dynamic recrystallization have occurred for the samples having 25, 100 and 150µm grain size while full dynamic recrystallization have occurred for the sample having 50µm grain size. Maximum ductility was achieved for the sample with 50µm grain size at 700°C and 10 mm/min cross-head speed due to dynamic recrystallization. If the initial grain size is finer or coarser than 50µm, ductility decreased as a result of grain growth under the applied test conditions. Typical ductile fracture is observed for the samples in which dynamic recrystallization have occurred while intergranular fractures were observed as a result of grain boundary sliding for coarse grained samples.