بررسي اثر فرآيند تغييرشكل پلاستيكي شديد پي‌تي‌كپ بر خواص مكانيكي و ريزساختاري آلياژ منيزيم AZ31 تهيه شده به روش اكستروژن

Effects of PTCAP severe plastic deformation process on the mechanical and microstructural properties of AZ31 magnesium alloy provided via extrusion

در اين پژوهش تاثيرات روش فشار در كانال لوله‌اي موازي زاويه‌دار يا پي‌تي‌كپ كه يكي از روش‌هاي تغييرشكل پلاستيك شديد يا اس‌پي‌دي است، بر خواص ريزساختاري، مكانيكي و سوپرپلاستيسيته آلياژ منيزيم AZ31 بررسي گرديد. روش پي‌تي‌كپ در دماي 300°C انجام شد. هدف از اين روش توليد لوله‌هاي فوق ريزدانه با خواص سوپرپلاستيسيته‌ي بالا بود. بعد از انجام 1 پاس پي‌ تي‌ كپ، يك ساختار چندگانه كه شامل دانه‌هاي درشت احاطه شده با دانه‌هاي ريز تبلور مجدد شده بود، مشاهده شد. با انجام پاس‌هاي بعدي پي‌تي‌كپ، ريزدانگي و همگني ريزساختار افزايش يافت. بعد از انجام 4 پاس پي‌تي‌كپ، اندازه‌ دانه ميانگين از 43 µm به 6.8 µm رسيد. اندازه‌گيري-هاي ميكروسختي ويكرز نشان داد كه با انجام پاس‌هاي بعدي پي‌تي‌كپ كه با اعمال كرنش‌هاي بالاتر همراه بود، مقدار سختي نمونه‌ها افزايش يافت. تصاوير شكست‌نگاري اس‌اي‌ام گوياي آن بود كه در تمام نمونه‌هاي تست كشش گرم، غالبا شكست داكتيل اتفاق افتاده است. تغيير طول شكست قابل توجه 256% در دماي تست كشش 450°C و نرخ كرنش 10-3 1/s بدست آمد كه ناشي از لغزش مرزدانه‌اي به عنوان مكانيزم غالب تغييرشكل بود. اين در حالي بود كه در همين شرايط تست، نمونه‌ي خام پي‌تي‌كپ نشده داراي تغيير طول شكست 116% بود. درنهايت مشاهده شد كه نمونه‌ي 4 پاس پي‌تي‌كپ شده، هم در دماي اتاق، داراي خواص مكانيكي و ريزساختاري بهتري نسبت به نمونه‌ي خام بود و هم در دماهاي بالا، خاصيت سوپرپلاستيك قابل توجهي نسبت به نمونه خام داشت. همچنين تست پايداري حرارتي دانه‌ها بر روي نمونه‌ي 4 پاس پي‌تي‌كپ، در 5 دماي مختلف انجام شد.

In this study, the effect of Parallel tubular channel angular pressing (PTCAP) as a severe plastic deformation (SPD) process on the microstructural, mechanical properties and superplasticity of AZ31 magnesium alloy were investigated. PTCAP method at 300°C was performed for production of ultrafine grained (UFG) tube with a high superplasticity. After the first pass of PTCAP a bimodal microstructure, large gains surrounded by a large number of tiny recrystallized ones, was observed. The grain refinement and homogeneity of the microstructure increased by applying subsequent passes of PTCAP. After four pass of PTCAP, the average grain size of the material decreased from 43 μm to 6.8 μm. Vickers microhardness measurements revealed that by applying more PTCAP passes and consequently, more grain refinement, the value of hardness increased. Fractographic SEM images showed that predominately ductile fracture was occurred in all hot tensile specimens. A higher elongation to failure of 256% was achieved at a higher tensile testing temperature of 450°C and a strain rate of 10-3 1/s, due to grain boundary sliding as a dominant deformation mechanism, while this values for the as-received sample is 116% at the same tensile testing condition. Finally, it was observed that the four-pass PTCAP processed sample has higher room temperature microstructural and mechanical properties and also higher elevated temperature superplasticity than the as-received sample. Also, the grains thermal stability test was done on the four-pass PTCAP processed sample at 5 different temperatures.