ارزیابی تجربی اثر فشار پشتی بر کارپذیری و خواص مکانیکی تیتانیوم خالص تجاری در فرایند ایکپ سرد

اعمال فرایندهای تغییرشکل پلاستیکی شدید (spd) نظیر فرایند پرسکاری در کانال‌های هم‌مقطع زاویه‌دار موسوم به ایکپ (ecap)، منجر به اعمال کرنش‌های شدید بر ماده‌ی فلزی و در نتیجه تحولات میکروساختاری می‌گردد. در اثر این تحولات میکروساختاری ساختار دانه‌بندی فوق ریزدانه شده و به بهبود خواص مکانیکی می‌انجامد. در این تحقیق تیتانیوم خالص تجاری به عنوان یک فلز با تغییرشکل‌پذیری سخت، تحت فرایند ایکپ سرد در کانال 135 درجه همراه با اعمال فشار پشتی قرار گرفت و اثر فشار پشتی بر خواص مکانیکی و کارپذیری آن بررسی شد. نتایج تجربی نشان داد که با اعمال همزمان فشار پشتی و غلاف کردن بیلت در لوله‌ از جنس مس خالص، نمونه‌ی دوفلزی مورد استفاده تا چهار پاس ایکپ شد. با توجه به اینکه در حالت بدون فشار پشتی تنها دو پاس موفق وجود داشت، نتیجه گرفته شد که با اعمال فشار پشتی به دلیل تحمل کرنش بیشتر در پاس‌های بالاتر، کارپذیری بیلت‌های تیتانیومی افزایش یافته است. همچنین نشان داده شد که با اعمال فشار پشتی، استحکام نهایی فشاری ماده به طور قابل توجهی از 899 به 1163 و 1317 مگاپاسکال و میکروسختی از 163 به 203 و 262 ویکرز افزایش یافته و همچنین و ریزشدگی دانه‌ها از 49 به 34 و 24 میکرومتر اتفاق افتاده است. این نتایج به ترتیب برای ماده اولیه آنیل شده و حالت‌های بدون و با اعمال فشار پشتی ارائه شده است.

experimental evaluation of back-pressure effect on workability and mechanical properties of commercially pure titanium in cold-ecap process

the applying of severe plastic deformation (spd) processes, such as equal channel angular pressing (ecap), leads to the introducing of high strains on the metallic material and consequently microstructural evolution. as a result of these microstructural evolution, the grains structure were changed to ultra-fine and leads to the improvement of mechanical properties. in this research, commercially pure titanium, as a difficult deformable metal, was subjected to cold-ecap process in channel angle of 135º with back pressure, and the effect of back pressure on its mechanical properties and workability was investigated. the experimental results showed that by simultaneously applying back pressure and encapsulating the billet in a pure copper tube, the bimetallic work-piece was processed up to four passes. considering that there were only two successful passes in ecap process without back pressure, it can be concluded that the workability of pure titanium billets increased by applying back pressure due to the higher strains in higher passes. it was also demonstrated that by subjecting the back pressure, the ultimate compressive strength of material significantly increased from 899 to 1163 and 1317 mpa and microhardness is enhanced from 163 to 203 and 262 vickers. in addition, the refining of the grains was occured from 49 to 34 and 24 µm. these results were presented for initial annealed material and the states without and with back pressure, respectively.