مطالعه ساختار و خواص مکانیکی تیتانیم خالص تجاری پس از فرآیند ترکیبی فشار در کانال زاویه دار موازی و اکستروژن

در سال های اخیر، روش های تغییر شکل پلاستیک شدید، به دلیل تولید مواد فوق ریزدانه و نانوساختار و ایجاد خواص مکانیکی فوق العاده، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید به فلز، باعث تغییرات ریزساختاری و ایجاد ساختار نانومتری در آن می شود. در این پژوهش بیلت های فوق ریزدانه و نانوساختار تیتانیم خالص، با استفاده از روش ترکیبی فشار در کانال زاویه دار مساوی (ایکپ) و اکستروژن در تعداد پاس های مختلف (۱، ۲، ۴ و ۶ پاس) در دمای فرآیندی C°۴۰۰ برای هر دو فرآیند فشار در کانال زاویه دار مساوی و اکستروژن، تولید گردید و سپس به مطالعه ی میزان تغییر خواص مکانیکی و ریزساختاری بیلت ها پرداخته شد. مشاهده گردید خواص مکانیکی به طور چشمگیری افزایش پیدا کرد. استحکام نهایی در بهترین حالت، ۹۴۱ مگاپاسکال شد درحالی که استحکام نهایی برای ماده خام ۵۰۵ مگاپاسکال بود؛ به عبارت دیگر استحکام نهایی ۸۶.۳% افزایش یافت. این فرآیند ترکیبی استحکام ماده را در یک پاس، در حدود ۶۰.۸%، دوپاس ۷۸.۸%، چهارپاس ۸۶.۳% و شش پاس را ۸۰.۸% نسبت به قطعه خام، افزایش داد. دلیل کاهش نرخ افزایش استحکام در پاس های بالا، ریز شدن دانه ها و رسیدن به حد اشباع خود بود. سختی نمونه پس از فرآیند به اندازه قابل ملاحظه ای افزایش و پس از پاس های بعدی، با سرعت کمتری افزایش یافت. سختی نمونه تا حدود ۲۱۶.۶۵ ویکرز نسبت به مقدار اولیه ۸۱.۸۵ ویکرز افزایش یافت. درواقع این فرآیند باعث افزایش حدود ۱۶۴% در سختی گردید. در پاس های بعدی مقدار افزایش سختی کم تر بود. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترون روبشی، حاکی از شکست ترد و وجود حفره های کم عمق در نمونه ها بود.

Keywords:

UFG billet , SPD , ECAP , Extrusion , Mechanical Properties , بیلت فوق ریزدانه , تغییر شکل پلاستیک شدید , فشار در کانال زاویه دار موازی , اکستروژن , خواص مکانیکی