ارائه‌ی یک سیستم روانکاری نوین جهت بهبود خواص مکانیکی تیتانیوم فوق‌ریزدانه تولید شده به روش پرس‌کاری گرم در کانال‌ همسان زاویه‌دار

در این پژوهش، پرس‌کاری گرم تیتانیوم خالص درجه 2 در کانال همسان زاویه‌دار یا ایکپ مورد مطالعه قرار گرفت. طراحی جدید قالب با زاویه کانال 90 درجه مشکل جریان ناخواسته فلز بین دو کفه قالب، افزایش شدید نیرو و گیرکردن قطعه را برطرف کرده است. پس از سعی و خطا، مشخص شد بهترین مکانیزم روان‌کاری، استفاده هم‌زمان فویل مس و روان‌کار مولیبدن دی‌سولفاید است. در این شرایط عملیات ایکپ در دمای 260 درجه سانتی‌گراد تا چهار مرحله با موفقیت انجام شد. بر روی نمونه‌های موفق، آزمون کشش اجرا و مشخص شد پس از چهار مرحله پرسکاری، استحکام کششی نهایی % 57 افزایش و کاهش سطح مقطع تنها % 14 افت داشته است. در نهایت با کم کردن دمای فرآیند و استفاده از سیستم روان‌کاری مناسب، استحکام کششی نهایی به 799 مگاپاسکال رسید که از مقادیر گزارش شده در پژوه شهای مشابه بیشتر است. بررسی ریزساختار و رفتار شکست تیتانیوم ایکپ شده، به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام و نتایج نشان داد اندازه دانه نمونه از مقدار متوسط اولیه 18385 نانومتر پس از 4 مرحله ایکپ به 729 نانومتر رسید. همچنین تصاویر مقطع شکست پس از چهار مرحله ایکپ، ایجاد حفره‌های ریز، کم عمق و با توزیع یکنواخت را که نشان‌دهنده همگن شدن ساختار است، مشخص نمود.

Improving Mechanical Properties of Ultrafine-Grained Titanium Produced throughWarm ECAP Using a Novel Lubrication System

In this research, warm equal channel angular pressing of grade 2 pure titanium was investigated. A new design was proposed for tooling with 90º channel angle, which eliminated problems such as the undesired flow of material between the two die halves, increased forming load and sticking of the sample in the die. A lubrication system consisting of copper foils and molybdenum disulfide was found to be effective after some trials. Using this lubrication system, 4 passes of equal channel angular pressing at 260 ºC was completed successfully. Tensile test results, demonstrated after the 4th pass, ultimate tensile strength increased by 57% while the reduction of area decreased by 14%. Reducing the process temperature and using appropriate lubrication, and ultimate tensile strength of 799 MPa was achieved which is well above the values already reported from similar researches. The microstructure and fracture surface of the equal channel angular pressing titanium were investigated using a scanning electron microscope. The results show that the initial grain size of 18 μm reduces to 729 nm after four passes. In addition, the fracture surface of the sample shows the formation of fine uniformly distributed dimples, indicating a homogenous structure of the samples.