در این پژوهش یک آلیاژ Al-Mg-Si-Cu به منظور بررسی وقوع پدیده پیر کرنشی دینامیکی (DSA) به صورت حل سازی شده قبل و بعد از فرآیند اکستروژن در کانال زاویه دار همسان (ECAE) تحت آزمون کشش در دماهای 25oC تا 35oC و نرخ کرنشهای 10-4s-1 تا 10-1s-1 قرار گرفت. منفی بودن ضریب حساسیت به نرخ کرنش (m) و افزایش استحکام کششی با افزایش دما رفتارهایی بودند که در محدوده دمایی وقوع پیر کرنشی دینامیکی در این آلیاژ مشاهده شدند. بر اساس محاسبات مربوط به انرژی فعال سازی پیشنهاد شد که در دماهای پایین، پدیده پیر کرنشی دینامیکی توسط تعامل مابین اتمهای منیزیم و نابه جاییهای متحرک کنترل می شود در حالی که در دماهای بالا، تجمع اتمهای منیزیم و تشکیل فاز ثانوی، از طریق کاهش غلظت اتمهای محلول در زمینه، منجر به ظهور اثر معکوس پورتوین لشاتلیه (PLC) یا به عبارتی رفتار معکوس پیرکرنشی دینامیکی می شود. علاوه بر این، محاسبات نشان داد که اثر کشش عنصر حل شونده توسط منیزیم به عنوان عامل افزایش نسبت ازدیاد طول پس از گلویی به ازدیاد طول کل با افزایش دما و کاهش نرخ کرنش در دماهای بالاتر از 250oC است. مشاهده شد که تغییر شکل آلیاژ با استفاده از فرآیند ECAE باعث انتقال محدوده دمایی ضرایب منفی حساسیت به نرخ کرنش به دماهای پایینتر شده و تمایل به پیری دینامیکی در دماهای بالاتر را کاهش می دهد. مضافا، کرنش پس از گلویی شدن در همه دماها و نرخ کرنشهای مورد آزمایش، در نمونه های اکسترود شده در کانال زاویه دار همسان بالاتر از کرنش همگن بوده و نسبت کرنش پس از گلویی به کرنش کل در این نمونه ها حساسیت چندانی به تغییرات دما و نرخ کرنش از خود نشان نداد.

هدف از این مقاله، بررسی اثر اضافه شدن کانال میانی در فرایند اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار (ECAP) بر روی خواص مکانیکی و ریزساختار مس خالص است. به این منظور، سه قالب با زوایای داخلی 65، 75 و 90 درجه طراحی و ساخته شد و نمونه های مسی درون تمامی این قالب ها طی 4 پاس اکستروژن مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از بررسی ریز ساختار مس نشان داد که با افزایش تعداد پاس اکستروژن، ساختار فلز مس در تمامی قالب ها از ابعاد میکرومتری به ابعاد نانومتری تبدیل شد. بیشترین کاهش ریز ساختار فلز مس مربوط به قالب با زاویه 65 درجه بود و کمترین آن نیز به قالب 90 درجه تعلق داشت. بررسی سختی قطعه کار نشان داد که مقدار سختی در سطح خارجی قطعه کار به دلیل اعمال نیرو و کرنش برشی بیشتر توسط بدنه قالب بر روی قطعه کار، افزایش چشمگیری نسبت به نمونه اولیه داشت سختی نمونه مسی پس از پاس چهارم در قالب های 90، 75 و 65 درجه به ترتیب 131، 138 و 141 برینل اندازه گیری شد. نتایج حاصل از آزمون کشش نشان داد که با کاهش زاویه کانال قالب از 90، 75 و 65 درجه، استحکام کششی نهایی قطعات نهایی اکستروژن شده، به ترتیب 23، 29 و 31 درصد نسبت به ماده خام افزایش داشت. عمر خستگی نمونه ایکپ شده در قالب با زاویه 65 درجه بهبود 17 برابری داشت. همچنین قطعات ایکپ شده در قالب با زاویه 90 و 75 درجه بهبود عمر 14 و 15 برابری داشتند.

ریز کردن اندازه دانه تا محدوده زیر میکرون با استفاده از روش های تغییر شکل پلاستیک شدید از مؤثرترین مکانیزم های استحکام دهی فلزات و آلیاژها محسوب می شود. با این حال فلزات با قابلیت شکل پذیری پایین مانند تیتانیم در جریان اعمال تغییر شکل دچار ترک خوردگی و شکست می شوند. لذا تلاش ها برای تحمیل کرنش پلاستیک سنگین به آنها که از ملزومات ریز شدن اندازه دانه است عموماً موفقیت آمیز نیست. در تحقیق حاضر تیتانیم خالص تجاری تحت فرآیند پرسکاری در کانال های زاویه دار با مقاطع همسان قرار گرفت. به منظور بهبود شکل پذیری، زاویه کانال قالب بازتر از مقدار رایج ◦90 یعنی ◦105 در نظر گرفته شد و اثردما (300، 250، 200 درجه سانتی گراد)، سرعت پرس (10، 1، 1/0 و 01/0 میلی متر بر ثانیه ) و ریز ساختار اولیه بر شکل پذیری تیتانیم بررسی شد. نتایج حاکی از آن است که با کاهش سرعت پرس، شکل پذیری تیتانیم بهبود می یابد. همچنین استفاده از زاویه کانال بزرگتر امکان کاهش دمای فراوری را به اندازه ◦C150 نسبت به تحقیقات انجام شده قبلی فراهم می آورد به گونه ای که میله های تیتانیم در این تحقیق در دمای ◦C250 تا 10 پاس بصورت سالم و بدون ترک خوردگی فراوری شدند. علاوه بر آن، دیده شد که ریز ساختار اولیه هم محور نسبت به ریز ساختار لایه ای شکل پذیری بسیار بهتری از خود نشان می دهد. مشاهدات با میکروسکوپ نوری از ریز ساختار میله های فراوری شده حاکی از آن است که ترکها از نواحی تمرکز کرنش جوانه زده و رشد پیدا می کنند.

در پژوهش حاضر، یک نوع فولاد ساده کربنی با ساختار فوق ریز دانه با اعمال یک فرایند ترمومکانیکی موثر در گستره دمایی آستنیت شبه پایدار (Ae3-Ar3) و با استفاده از روش تلفیقی اکستروژن - پرس در کانال های زاویه دار با مقاطع همسان فراوری شد. در ابتدا با استفاده از تحلیل المان محدود سه بعدی دما - جابه جایی، تاثیر دمای پیشگرم در توزیع کرنش و دما در نمونه های تغییر شکل داده شده مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از نتایج به دست آمده، دمای 930 درجه سانتی گراد به عنوان مناسب ترین دمای پیشگرم برای دستیابی به ساختار فوق ریز دانه از طریق وقوع دگرگونی دینامیکی آستنیت به فریت انتخاب شد. با اعمال تغییر شکل بر روی فولاد مورد نظر در این دمای پیشگرم و بررسی ریزساختار نهایی، نتایج حاصل از تحلیل المان محدود مورد تایید قرار گرفت. نتایج نشان داد که در اثر این فرایند ترمو مکانیکی اندازه دانه های فریت از 32 میکرومتر در ساختار اولیه به 1 تا 3 میکرومتر پس از اعمال فرایند کاهش پیدا می کند.

در این تحقیق، مس خالص تجاری به وسیله فرآیند اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار (ECAP) طی هشت مرحله در دمای محیط تحت تغییر شکل پلاستیک شدید قرار گرفت. تاثیر تغییر شکل پلاستیک شدید بر ریز ساختار، خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی و سایش الکتریکی مس خالص بررسی شد. بعلاوه، تاثیر کرنش اعمالی بر خواص مکانیکی مس اکسترود شده در هر مرحله نیز مطالعه گردید. نتایج حاصل از بررسی ریز ساختار ماده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دادند که ساختار کریستالی ماده به طور قابل ملاحظه ای تغییر شکل یافته و پس از 4 تا 8 مرحله فرآیند ECAP طیف گسترده ای از دانه های بسیار ریز در محدوده نانو و چند صد ناومتر دیده می شوند. خواص مکانیکی پس از هر مرحله انجام فرآیند ECAP توسط آزمون سختی و فشار در دمای محیط اندازه گیری و تغییرات آنها گزارش شده است. با شکل گیری دانه های بسیار ریز (در حدود چند صد نانومتر) درون ساختار کریستالی مس خالص استحکام آن به میزان قابل ملاحظه ای افزایش یافته در حالی که هدایت الکتریکی آن به واسطه ایجاد مرزدانه های بسیار زیاد اندکی کاهش می یابد. از این رو، با استفاده از فرآیند ECAP می توان به مس خالص بسیار ریز دانه با قابلیت استحکام و هدایت الکتریکی بالا دست یافت. علاوه براین نیز با کاهش کرنش اعمالی به میزان 25 درصد در هر مرحله از فرآیند ECAP می توان به استحکام های بالاتر در مس خالص تجاری دست یافت. مقاومت در برابر سایش الکتریکی مس خالص تجاری توسط فرآیند الکتریکی- حرارتی تخلیه الکتریکی تعیین شد.

فرآیند نورد در کانال همسان زاویه دار، یکی از روش های تغییرشکل پلاستیک شدید می باشد که به منظور دستیابی به مواد فوق ریزدانه مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، به بررسی اثر دمای فرآیند نورد در کانال همسان زاویه دار بر روی خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 5083 در پاس های مختلف پرداخته شد. فرآیند نورد در کانال همسان زاویه دار در دماهای محیط، 200 و 300 سانتیگراد و با استفاده از روانکار در پاس های مختلف بر روی نمونه ها انجام گرفت. خواص مکانیکی و شکست نمونه ها به وسیله آزمون کشش تک محوره، آزمون میکروسختی و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش تعداد پاس های فرآیند نورد در کانال همسان زاویه دار در یک دمای مشخص استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و میکروسختی نمونه ها افزایش می یابد که این افزایش در پاس های ابتدایی با شیب بیشتری اتفاق می افتد، در حالی که تغییر طول نمونه تا شکست کاهش می یابد. با مقایسه خواص مکانیکی نمونه ها بعد از انجام فرآیند نورد در کانال همسان زاویه دار در یک پاس مشخص در دماهای مختلف مشاهده شد که با افزایش دما استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و میکروسختی نمونه ها نسبت به دمای محیط اندکی کاهش یافته ولی مقدار تغییر طول نمونه تا شکست و به دنبال آن شکل پذیری نمونه ها بهبود یافته است. به طوری که در پایان پاس سوم، استحکام تسلیم و سختی نمونه های عبور داده شده در دمای 300 درجه سانتیگراد نسبت به دمای محیط به ترتیب 14. 8% و 8. 5% کاهش و درصد تغییر طول نمونه تا شکست 22. 2% افزایش یافته است.

در این نوشتار اثرات فرایند نورد در کانال های همسان زاویه دار (ECAR) بر خواص مکانیکی و عمر خستگی ورق های حاصل از این فرایند بررسی شده است. بدین منظور ابتدا ورق های آلومینیومی AL-5083 تولید شده طی این فرایند تحت آزمون های مکانیکی مختلف نظیر کشش، سختی و خستگی کششی قرار گرفتند. بررسی های خستگی براساس روش کرنش پایه با دامنه ی کرنش ثابت، فرکانس 0.5 هرتز و نسبت کرنش 0.75 انجام شده است. تمامی آزمون ها در محیط استاندارد آزمایشگاهی انجام شده، و نتایج حاصله حاکی از افزایش استحکام کششی نمونه با سه بار عبور از قالب تا حدود 2 برابر نمونه ی آنیل شده ی اولیه است؛ این افزایش استحکام کششی با کاهش ازدیاد طول نمونه همراه بوده است. سختی ورق ها نیز به طور پیوسته با افزایش تعداد عبورها بیشتر می شود. نتایج آزمون خستگی نشان می دهد که عمر خستگی در محدوده ی زیر 105 چرخه با افزایش تعداد عبورها مرتبا کاهش می یابد.

در بین روش های گوناگون استحکام دهی فلزات، ریز کردن دانه ها به عنوان روشی موثر و کم هزینه پذیرفته شده است. امروزه با استفاده از روش های ترمومکانیکی پیشرفته می توان اندازه دانه های فریت را حتی تا کم تر از 1 میکرون نیز ریز کرد. از جمله روش های نوین در دهه اخیر، در مورد ریز کردن ساختار فلزات استفاده از تغییر شکل پلاستیک شدید است. بر این اساس، در این پژوهش، تاثیر تغییر شکل پلاستیک شدید از راه روش اکستروژن و فشار در کانال های همسان متقاطع در محدوده کار سرد فریت بر مقدار ریز شدن فریت و امکان ایجاد ساختار فرا ریزدانه و نانوساختار در یک نوع فولاد ساده کربنی بررسی شده است. نتایج نشان دادند که روش تلفیقی اکستروژن و فشار در کانال های همسان متقاطع روشی موثر در فرآوری فولاد کربنی نانوساختار است به گونه ای که با این روش فولاد نانوساختار با اندازه کریستالیت هایی در حد 125 نانومتر و با استحکام تسلیم سه برابر فولاد درشت دانه اولیه فراوری شد.

در این تحقیق امکان سنجی تولید میلة دو جنسی آلومینیوم- مس با هدف ایجاد یک پیوند بین لایه ای مستحکم و بهبود خواص مکانیکی آن در مقایسه با مواد سازنده، مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور، از یک فرایند اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار (طی حداکثر چهار پاس) و دو مرحله فرآیند اکستروژن مستقیم، قبل و بعد از این فرآیند استفاده شده است. تأثیر میزان کرنش ذخیره شده در نمونه ها طی هر مرحله از فرآیند ترکیبی، بر روی استحکام پیوند و برخی خصوصیات مکانیکی مورد بررسی قرار گرفته است. استحکام تسلیم فشاری و استحکام برشی پیوند برای نمونه های دو فلزی تحت دو بار اکستروژن مستقیم به ترتیب برابر263 مگاپاسکال و 4/9 مگاپاسکال اندازه گیری گردید. انجام فرآیند ECAP و تکرار آن در بین فرآیندهای اکستروژن مستقیم، باعث افزایش این مقادیر شده است؛ بطوریکه برای نمونه های دو فلزی تحت دو بار اکستروژن مستقیم بعلاوة چهار پاس فرآیند ECAP، افزایش 38 درصدی در استحکام تسلیم فشاری و 5/1 برابری در استحکام برشی پیوند به همراه داشته است. مقایسة سختی نمونه های اولیه و نهایی نشان می دهد که سختی نمونه های تولید شده بطور قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. نوع ریزساختار حاصل شده در مس و آلومینیوم در هرکدام از نمونه های دو فلزی و مشاهدة لایة پیوندی، مؤید نتایج بدست آمده می باشد.