بهبود خواص مكانيكي مس با اكستروژن و انبساط تناوبي تحت فشار هيدرواستاتيك

مواد ريزدانه، خواص مكانيكي فوق‌العاده‌اي از خود نشان مي‌دهند و كاربرد فراواني در صنايع مختلف دارند. يكي از راه‌هاي توليد ميل‌گرد ريزدانه استفاده از روش‌هاي تغيير شكل پلاستيك شديد است. اكستروژن و انبساط متوالي نمونه به‌عنوان يكي از روش‌هاي تغيير شكل پلاستيك شديد براي توليد ميل‌گردهاي ريزدانه مورد استفاده قرار مي‌گيرد. با افزايش طول قطعه، نيروي اصطكاك افزايش پيدا مي‌كند، تا جايي كه نيروي مورد نياز براي عمليات شكل‌دهي به حدي افزايش پيدا مي‌كند كه امكان انجام فرآيند وجود ندارد. براي حل اين مشكل، در اين پژوهش، فرآيند اكستروژن و انبساط تناوبي تحت فشار هيدرواستاتيك به‌عنوان يك روش جديد تغيير شكل پلاستيك شديد براي توليد ميل‌گردهاي با ساختار ريزدانه با طول بلند پيشنهاد شده است. در اين روش، عمليات شكل‌دهي با استفاده از روغن تحت فشار انجام مي‌گيرد؛ به همين دليل، تنش‌هاي هيدرواستاتيك فشاري به ماده اعمال مي‌شود و سبب بهبود مناسب خواص مكانيكي مي‌شود. همچنين، نتايج شبيه‌سازي اجزاي محدود اين روش، تاثير ميزان ضريب اصطكاك بر نيروي شكل‌دهي و مستقل‌بودن نيروي شكل‌دهي از طول ميل‌گرد را به‌دليل انجام فرآيند به‌صورت هيدرواستاتيك نشان مي‌دهد؛ بنابراين، فرآيند قادر است كه ميله‌هايي با طول بلند و ساختار ريزدانه توليد كند. ميل‌گردي از جنس مس خالص تحت اين فرآيند قرار گرفت و نتايج، حاكي از آن است كه پس از انجام فرآيند، حد تسليم و استحكام نهايي به‌ترتيب ۲۰۰% و ۳۳% افزايش يافت. همچنين سختي نمونه به‌صورت قابل ملاحظه‌اي ۱۲۰% افزايش يافت و توزيع نسباتاً همگني از سختي در قطر ميل‌گرد به‌دست آمد. نتايج ريزساختار، ريزدانه‌شدن قابل توجهي را پس از فرآيند نشان داد كه اندازه دانه‌ها تا ۸ ميكرومتر در مركز قطعه و ۵ ميكرومتر در شعاع خارجي كاهش يافته است.