بهبود خواص مکانیکی مس با اکستروژن و انبساط تناوبی تحت فشار هیدرواستاتیک

مواد ریزدانه، خواص مکانیکی فوق العاده ای از خود نشان می دهند و کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارند. یکی از راه های تولید میل گرد ریزدانه استفاده از روش های تغییر شکل پلاستیک شدید است. اکستروژن و انبساط متوالی نمونه به عنوان یکی از روش های تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید میل گردهای ریزدانه مورد استفاده قرار می گیرد. با افزایش طول قطعه، نیروی اصطکاک افزایش پیدا می کند، تا جایی که نیروی مورد نیاز برای عملیات شکل دهی به حدی افزایش پیدا می کند که امکان انجام فرآیند وجود ندارد. برای حل این مشکل، در این پژوهش، فرآیند "اکستروژن و انبساط تناوبی تحت فشار هیدرواستاتیک" به عنوان یک روش جدید تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید میل گردهای با ساختار ریزدانه با طول بلند پیشنهاد شده است. در این روش، عملیات شکل دهی با استفاده از روغن تحت فشار انجام می گیرد؛ به همین دلیل، تنش های هیدرواستاتیک فشاری به ماده اعمال می شود و سبب بهبود مناسب خواص مکانیکی می شود. همچنین، نتایج شبیه سازی اجزای محدود این روش، تاثیر میزان ضریب اصطکاک بر نیروی شکل دهی و مستقل بودن نیروی شکل دهی از طول میل گرد را به دلیل انجام فرآیند به صورت هیدرواستاتیک نشان می دهد؛ بنابراین، فرآیند قادر است که میله هایی با طول بلند و ساختار ریزدانه تولید کند. میل گردی از جنس مس خالص تحت این فرآیند قرار گرفت و نتایج، حاکی از آن است که پس از انجام فرآیند، حد تسلیم و استحکام نهایی به ترتیب ۲۰۰% و ۳۳% افزایش یافت. همچنین سختی نمونه به صورت قابل ملاحظه ای ۱۲۰% افزایش یافت و توزیع نسباتا همگنی از سختی در قطر میل گرد به دست آمد. نتایج ریزساختار، ریزدانه شدن قابل توجهی را پس از فرآیند نشان داد که اندازه دانه ها تا ۸ میکرومتر در مرکز قطعه و ۵ میکرومتر در شعاع خارجی کاهش یافته است.

Keywords:

Severe Plastic Deformation , Fine Grain Materials , Cyclic Extrusion and Expansion , Hydrostatic Pressure , Pure Copper , تغییر شکل پلاستیک شدید , مواد فوق ریزدانه , اکستروژن و انبساط تناوبی , فشار هیدرواستاتیک , مس خالص