بهبود خواص مکانیکی مس با اکستروژن و انبساط تناوبی تحت فشار هیدرواستاتیک

مواد ریزدانه، خواص مکانیکی فوق‌العاده‌ای از خود نشان می‌دهند و کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارند. یکی از راه‌های تولید میل‌گرد ریزدانه استفاده از روش‌های تغییر شکل پلاستیک شدید است. اکستروژن و انبساط متوالی نمونه به‌عنوان یکی از روش‌های تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید میل‌گردهای ریزدانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. با افزایش طول قطعه، نیروی اصطکاک افزایش پیدا می‌کند، تا جایی که نیروی مورد نیاز برای عملیات شکل‌دهی به حدی افزایش پیدا می‌کند که امکان انجام فرآیند وجود ندارد. برای حل این مشکل، در این پژوهش، فرآیند اکستروژن و انبساط تناوبی تحت فشار هیدرواستاتیک به‌عنوان یک روش جدید تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید میل‌گردهای با ساختار ریزدانه با طول بلند پیشنهاد شده است. در این روش، عملیات شکل‌دهی با استفاده از روغن تحت فشار انجام می‌گیرد؛ به همین دلیل، تنش‌های هیدرواستاتیک فشاری به ماده اعمال می‌شود و سبب بهبود مناسب خواص مکانیکی می‌شود. همچنین، نتایج شبیه‌سازی اجزای محدود این روش، تاثیر میزان ضریب اصطکاک بر نیروی شکل‌دهی و مستقل‌بودن نیروی شکل‌دهی از طول میل‌گرد را به‌دلیل انجام فرآیند به‌صورت هیدرواستاتیک نشان می‌دهد؛ بنابراین، فرآیند قادر است که میله‌هایی با طول بلند و ساختار ریزدانه تولید کند. میل‌گردی از جنس مس خالص تحت این فرآیند قرار گرفت و نتایج، حاکی از آن است که پس از انجام فرآیند، حد تسلیم و استحکام نهایی به‌ترتیب 200% و 33% افزایش یافت. همچنین سختی نمونه به‌صورت قابل ملاحظه‌ای 120% افزایش یافت و توزیع نسباتاً همگنی از سختی در قطر میل‌گرد به‌دست آمد. نتایج ریزساختار، ریزدانه‌شدن قابل توجهی را پس از فرآیند نشان داد که اندازه دانه‌ها تا 8 میکرومتر در مرکز قطعه و 5 میکرومتر در شعاع خارجی کاهش یافته است.

Improvement of Cu Mechanical Properties by Cyclic Extrusion and Expansion under Hydrostatic Pressure

Fine grain materials exhibit excellent mechanical properties and are widely used in various industries. One way to produce fine grain bar is by using the severe plastic deformation techniques. Cyclic extrusion and expansion of the sample is used as one of the methods of severe plastic deformation for production of finegrained bars. As the length of piece increases, the friction force increases, so that the required force for shaping operation is increased to such an extent that the process cannot be performed. For solving this problem, the Cyclic Extrusion and Expansion under Hydrostatic Pressure is proposed as a new method of severe plastic deformation for production of longlength finegrained bars. In this method, the forming operation was done by using a pressure oil, so the hydrostatic compressive stresses are applying to the material and improve the mechanical properties. Also, the results of simulation of finite elements of this method show the effect of friction coefficient on the forming force and independence of the forming force from the bar length due to the hydrostatic process. Therefor the process is capable of producing rods of long length and fine structure. Results of pure copper rebar underwent this process showing that the yield strength and final strength increased by 200% and 33%, respectively. Also, the sample hardness increased substantially by 120%, and the distribution of relatively homogeneous hardness in rebar diameter was obtained. The microstructure results showed a finegrain after the process, with the grain size reduced to 8 mu;m in center and 5 mu;m in outer diameter.