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

Abstract

مواد ریزدانه، خواص مکانیکی فوق‌العاده‌ای از خود نشان می‌دهند و کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارند. یکی از راه‌های تولید میل‌گرد ریزدانه استفاده از روش‌های تغییر شکل پلاستیک شدید است. اکستروژن و انبساط متوالی نمونه به‌عنوان یکی از روش‌های تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید میل‌گردهای ریزدانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. با افزایش طول قطعه، نیروی اصطکاک افزایش پیدا می‌کند، تا جایی که نیروی مورد نیاز برای عملیات شکل‌دهی به حدی افزایش پیدا می‌کند که امکان انجام فرآیند وجود ندارد. برای حل این مشکل، در این پژوهش، فرآیند "اکستروژن و انبساط تناوبی تحت فشار هیدرواستاتیک" به‌عنوان یک روش جدید تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید میل‌گردهای با ساختار ریزدانه با طول بلند پیشنهاد شده است. در این روش، عملیات شکل‌دهی با استفاده از روغن تحت فشار انجام می‌گیرد؛ به همین دلیل، تنش‌های هیدرواستاتیک فشاری به ماده اعمال می‌شود و سبب بهبود مناسب خواص مکانیکی می‌شود. همچنین، نتایج شبیه‌سازی اجزای محدود این روش، تاثیر میزان ضریب اصطکاک بر نیروی شکل‌دهی و مستقل‌بودن نیروی شکل‌دهی از طول میل‌گرد را به‌دلیل انجام فرآیند به‌صورت هیدرواستاتیک نشان می‌دهد؛ بنابراین، فرآیند قادر است که میله‌هایی با طول بلند و ساختار ریزدانه تولید کند. میل‌گردی 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 به‌ترتیب ۲۰۰% و ۳۳% افزایش یافت. همچنین سختی نمونه به‌صورت قابل ملاحظه‌ای ۱۲۰% افزایش یافت و توزیع نسباتاً همگنی از سختی در قطر میل‌گرد به‌دست آمد. نتایج ریزساختار، ریزدانه‌شدن قابل توجهی را پس از فرآیند نشان داد که اندازه دانه‌ها تا ۸ میکرومتر در مرکز قطعه و ۵ میکرومتر در شعاع خارجی کاهش یافته است.