12699

12699

بررسي تجربي و عددي توليد نانوساختار مس با استفاده از روش TECAP

كارشناسي ارشد

مكانيك - ساخت و توليد

آبان ماه 1392

آبان ماه 1392

دكتر حسين بيسادي

چكيده روش‌هاي تغيير شكل پلاستيكي شديد به دليل بهبود خواص مكانيكي، فيزيكي، سايشي و ... فلزات و آلياژها از طريق ريز كردن دانه‌ها بوسيله توليد و تكثير نابجايي‌ها مورد توجه فراوان محققين در حوزه علم مواد قرار گرفته است. در اين تحقيق، يك روش تركيبي ابداعي براي افزايش كارايي روش‌هاي تغيير شكل پلاستيك شديد بنام فرآيند پرس در كانال‌هاي زاويه‌دار مارپيچ معرفي گرديده و پروژه در دو بخش عملي و عددي مورد بررسي قرار گرفته است. فرآيند پرس در كانال‌هاي زاويه‌دار مارپيچ براي بدست آوردن كرنش موثر اعمالي بزرگتر، افزايش همگني مواد و نيز كاهش تعداد پاس‌هاي مورد نياز براي دستيابي به دانه‌هاي فوق‌العاده ريز يا نانو در مواد حجمي پيشنهاد داده شده است. در ابتدا، قالب مورد نظر طراحي و ساخته شده است وسپس براي تأييد تجربي فرآيند پيشنهاد شده، نمونه‌هايي از جنس مس خالص تجاري تا دو پاس تحت عمليات اكستروژن قرار گرفته است. نتايج آزمون كشش و سختي نشان مي‌دهد كه فرآيند مذكور باعث افزايش قابل توجهي در استحكام تسليم، نهايي و سختي مس مي‌گردد. به گونه‌اي كه استحكام تسليم و نهايي از 62/75 و 222 در نمونه آنيل به 360 و 6/392 در پاس دوم رسيده و ميانگين سختي از 62 در نمونه آنيل به 141 در پاس دوم رسيده است. بهبود خواص سختي و استحكامي ماده در سايه ريزشدن اندازه دانه نمونه‌ها حاصل شده است به طوري‌كه بررسي متالورژيكي انجام شده نشان از كاهش اندازه دانه از 50 ميكرون به حدود 1 ميكرون در نمونه‌هاي مسي داشته است. نتايج شبيه‌سازي اجزاي محدود نشان داده است كه انجام يك پاس از فرآيند مذكور باعث اعمال كرنش پلاستيكي متوسطي به اندازه 8/1 گرديده كه مقدار بيشينه و كمينه آن در مناطق محيطي و مركزي آن ايجاد مي‌گردد. مي‌توان نتيجه‌گيري كرد كه روش ابداعي پرس در كانال‌هاي همسان مارپيچ مي‌تواند در كنار ساير روش‌هاي تغيير شكل پلاستيكي شديد، فرآيندي كارآمد براي توليد مواد فوق‌العاده ريز دانه يا نانو ساختار باشد. واژه‌هاي كليدي: تغييرشكل،TECAP، نانوساختار، خواص مكانيكي، مس خالص