بررسی تجربی استحکام کششی، سختی و ریزساختار و شبیه‌سازی اجزاء محدود نمونه تیتانیوم ساخته شده با روش ترکیبی سینترینگ پلاسمای جرقه‌ای و اکستروژن برشی ساده

در این تحقیق نمونه تیتانیوم با استفاده از روش سینترینگ پلاسمای جرقه ای ساخته و در دمای اتاق با روش اکستروژن برشی ساده تحت فرآیند تغییرشکل پلاستیک شدید قرار گرفت. تاثیر سینترینگ پلاسما، آنیل و فرآیند تغییرشکل پلاستیک شدید بر تکامل ریزساختاری و خواص مکانیکی بررسی و سپس فرآیند اکستروژن توسط نرم افزار deform از طریق روش اجزای محدود شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی تطابق خوبی را با آزمایشات تجربی نشان داده است. برای انتقال شکست ترد به شکست نرم جهت سهولت شکل دهی، نمونه تولیدی به مدت 5 ساعت و در دمای 800 درجه سلسیوس و تحت گاز محافظ آرگون آنیل شدند. استحکام کششی نمونه در مرحله سینترینگ 612 مگاپاسکال ثبت شد که این عدد بعد از آنیل 17.8 درصد کاهش و بعد از یک پاس اکستروژن 29.9 درصد افزایش داشته که تاثیر بالای تغییرشکل پلاستیک شدید بر استحکام نمونه تیتانیوم را نشان می دهد. همچنین سختی نمونه در مرحله سینترینگ به عدد 373 ویکرز رسیده است که بعد از آنیل 16.8 درصد کاهش و بعد از یک پاس اکستروژن 10.7 درصد افزایش داشته است.

experimental study of tensile strength, hardness and microstructural properties and finite element simulation of titanium specimens made by the combined method of spark plasma sintering and simple shear extrusion

in this study, a titanium sample was fabricated using a spark plasma sintering method and subjected to a severe plastic deformation process at room temperature by a simple shear extrusion method. the effect of plasma sintering, annealing and severe plastic deformation process on microstructural evolution and mechanical properties was investigated and then the extrusion process was simulated by deform software using finite element method. the simulation results show a good agreement with the experimental experiments. to transfer brittle fracture to soft fracture for ease of forming, the product sample was annealed for 5 hours at 800 ° c under argon shielding gas. the ultimate tensile strength was measured at about 612 mpa for titanium sample produced through a spark plasma sintering (sps), 503 mpa after annealing the sps sample, and around 795 mpa after a one-pass of plastic deformation in simple shearing extrusion (sse). results clearly demonstrated the positive effect of severe plastic deformation on the strengthing of titanium specimens. also, the hardness of the sample in the sintering stage reached 373 vickers, which decreased by 16/8% after annealing and increased by 10/7% after an extrusion pass.