در این تحقیق تاثیر ضریب کارسختی بر روی نحوه سیلان فلز و توزیع کرنش، فاکتور تخریب و نیروی لازم برای پرس نمونه با استفاده از تحلیل المان محدود مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد در مورد ماده پلاستیک ایده آل منطقه پر نشده از فلز در محل تقاطع کانالها ایجاد نمی شود و کرنش اعمالی به ناحیه پایینی نمونه از سطح بالایی بیشتر است. در حالیکه با افزایش ضریب کارسختی اندازه ناحیه پر نشده افزایش یافته و کرنش کمتری به قسمت پایینی نمونه اعمال می شود. همچنین فاکتور تخریب در نمونه با رفتار پلاستیک ایده آل در سطح بالایی نمونه نسبت به نواحی دیگر بالا بوده و در این ناحیه تنشهای کششی نیز اعمال می شود. برعکس درمورد نمونه ای با رفتار کارسختی، بیشترین فاکتور تخریب مربوط به ناحیه نیمه پایینی نمونه است. از طرفی مشاهده شد با افزایش ضریب کارسختی میزان نیروی لازم برای پرس نمونه کاهش می یابد.

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.

تغییر شکل پلاستیک شدید یکی از روشهای موثر در کاهش اندازه دانه های مواد فلزی و دست یابی به مواد فوق ریزدانه و نانوساختار می باشد. در مقاله حاضر تغییر شکل پلاستیک شدید از طریق ترکیبی از اکستروژن و پرس در کانالهای زاویه دار هم مقطع بر روی مواد مختلف مانند مس خالص تجاری، آلیاژ آلومینیم 7075، فولاد میکروآلیاژی و فولاد ساده کربنی فریتی به طور موفقیت آمیزی اعمال شد. با بررسی ریزساختار حاصل از تغییر شکل در دمای محیط از طریق میکروسکوپ نوری و پراش پرتو ایکس قابلیت این روش در فرآوری مواد نانوساختار به اثبات رسید. اندازه متوسط دانه ها در آلیاژ آلومینیم 7075 در حدود 160 نانومتر و فولاد ساده کربنی در حدود 125 نانومتر محاسبه شد. همچنین تغییر شکل از طریق این روش بر روی آلیاژ آلومینیم 7075 و فولاد ساده کربنی در دمای بالا اعمال شد. در مورد آلیاژ آلومینیم 7075 از طریق وقوع تبلور مجدد دینامیکی اندازه متوسط دانه ها تا 6 میکرومتر کاهش پیدا کرد. علاوه بر این تغییر شکل فولاد ساده کرینی با دمای پیشگرم 930 درجه سانتیگراد نشان داد که اندازه دانه ها در این فولاد را می توان از طریق وقوع استحاله تحت کرنش دینامیکی آستنیت به فریت تا 3 میکرومتر کاهش داد. مشخصه های تغییر شکل فرآیند تلفیقی اکستروژن-پرس در کانالهای زاویه دار هم مقطع از طریق شبیه سازی المان محدود مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از نتایج تحلیل المان محدود نحوه توزیع کرنش در نمونه های تغییر شکل یافته مطالعه شد.

شکل دهی غلتکی سرد فرآیندی است که در آن نوار ورق در حالت سرد با عبور پیوسته از بین مجموعه غلتک های دوار، بدون تغییر محسوس در ضخامت، به یک پروفیل با مقطع دلخواه شکل داده می شود. با توجه به نیاز به تولید قطعاتی با مقطع کانال نامتقارن، در این مقاله اثر پارامترهای هندسی بر زاویه پیچش مقطع در شکل دهی کانال نامتقارن بررسی می شود. منظور از عدم تقارن در این مقاله، تفاوت عرض بال های کانال است. برای این کار و با توجه به عدم وجود سابقه پژوهشی درباره کانال نامتقارن، یک فرایند نمونه شکل دهی کانال متقارن انتخاب شده است. ابتدا با شبیه سازی اجزای محدود این فرایند و مقایسه توزیع کرنش طولی در نزدیکی لبه بال با کرنش های تجربی، اعتبار نتایج شبیه سازی نشان داده شده است. سپس با تکرار شبیه سازی اجزای محدود برای مقطعی مشابه و با عرض بال های متفاوت و تغییر پارامترهای هندسی مانند تفاوت عرض بال ها، ضخامت ورق و زاویه پروفیل، اثر این پارامترها بر زاویه پیچش مقطع بررسی شده است. بررسی نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که زاویه پیچش مقطع با کاهش  زاویه پروفیل و ضخامت ورق و نیز با افزایش تفاوت عرض بال ها، افزایش می یابد. شبیه سازی ها با استفاده از نسخه 6.7 نرم افزار ABAQUS انجام شده اند.

فرایندهای تغییر شکل موم سان شدید از جمله فرایندهایی هستند که به منظور ریزدانه شدن ساختار مواد و بهبود خواص مکانیکی کاربرد دارند. روش پرس کاری در کانال های هم مقطع یا ECAPاز جمله مهم ترین روش های مرسوم تغییر شکل موم سان شدید برای نمونه های حجیم است. هدف از تحقیق جاری بررسی تاثیر ECAP و عملیات حرارتی بر خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 7075 است. پس از عملیات حرارتی انحلال، ECAP در دمای اتاق بر روی نمونه ها انجام شده و کاهش متوسط اندازه دانه ها و کشیدگی آن ها در راستای طولی مشاهده گردید. مقایسه سختی قبل و بعد از ECAP، افزایش قابل توجه سختی در اثر این عملیات را نشان می دهد. برای بررسی تاثیر زمان عملیات انحلال بر سختی، نمونه ها به مدت 5، 10 و 15 ساعت در دمای 500 درجه سانتی گراد قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که افزایش زمان انحلال از 5 به 15 ساعت، موجب کاهش سختی نمونه ها از 45 به 39 HRB شده است. علت این امر افزایش میزان انحلال ذرات رسوبی در مرحله تشکیل محلول جامد است که توسط تصاویر متالوگرافی مشاهده شد. عملیات حرارتی پیرسازی به منظور بهبود سختی آلیاژ پس از ECAP در دماهای 80 و 120 درجه سانتی گراد صورت گرفت. نتایج پیرسازی پس از ECAP نشان گر افزایش سختی در اثر رسوب گذاری، در کلیه نمونه ها است. افزایش زمان انحلال، تشکیل محلول جامدی غنی از عناصر آلیاژی را در پی دارد و سختی بیشینه نمونه در اثر افزایش زمان انحلال از 5 به 15 ساعت، از 92 به 98 HRB، طی پیرسازی در دمای 120 درجه، افزایش یافته است.

از میان روش های تغییر شکل پلاستیک شدید، فشار در کانال های هم مقطع زاویه دار (ECAP)، برای تولید موادی با ساختار بسیار ریز، قابلیت استحکام بالا و خواص فیزیکی مطلوب فرآیندی موثر است. در این پژوهش خواص مکانیکی، رسانایی الکتریکی و سایش الکتریکی مس خالص تولید شده به روش ECAP مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، ابتدا قالبی با دو کانال عمود بر هم و انحنای بیرونی 37 درجه، همراه با یک سمبه طراحی و ساخته شد. مس خالص طی هشت مرحله (پاس) مورد فرآیند ECAP قرار گرفت. نتایج بدست آمده از آزمایش های مکانیکی نشان دادند که با افزایش تعداد پاس ها تا مرحله پنجم تنش تسلیم به گونه پیوسته افزایش یافته و از این مرحله به بعد، تا مرحله هشتم به تدریج کاهش می یابد. از سوی دیگر، روند تغییرات هدایت الکتریکی با تنش تسلیم ماده متفاوت بوده به گونه ای که این کمیت تا مرحله پنجم کاهش یافته و از این مرحله به بعد، با افزایش مراحل اکستروژن اندکی افزایش می یابد. همچنین، برای نخستین بار رفتار سایشی مس خالص تولید شده به روشECAP ، طی فرآیند تخلیه الکتریکی بررسی گردید. نتایج بدست آمده مشخص کرد که با افزایش پاس ها و ریز شدن دانه بندی فلز مس، سایش الکتریکی آن نسبت به نمونه نخستین در شرایط آزمایشگاهی یکسان کاهش می یابد.

بیومواد فلزی مانند فولاد زنگ نزن، تانتالیوم، تیتانیوم، کبالت و آلیاژهای آنها به طور گسترده در کاشتنی های پزشکی جهت کمک به ترمیم دندان و استخوان استفاده می شوند. تحقیقات نشان می دهد فلزاتی نظیر کبالت، کروم، نیکل، آلومینیوم و وانادیوم در بدن یون آزاد می کنند که این آزادشدن یون، بدن را مستعد آلرژی و پس زدن کاشتنی می کند. زیست سازگاری تیتانیوم و عدم آزادسازی یون سمی، آن را به گزینه ای مناسی برای کاشت در بدن تبدیل می کند، در حالی که بهتر است که استحکام و زیست فعالی آن افزایش یابد. تیتانیوم خالص نانوساختار، راه و ایده ی جدید برای افزایش استحکام محسوب می شود. در این تحقیق پارامترهای موثر در تغییرشکل شدید تیتانیوم مانند تعداد پاس های فشردن در کانال های هم مقطع زاویه-دار (ECAP) و دمای شکل دهی، مورد بررسی قرار گرفت. پس از انجام فرآیند پرس بر روی تیتانیوم خالص، خواص مکانیکی، ریزساختاری و زیستی نمونه ها به کمک آزمون های استاندارد بررسی شد. نتایج نشان می دهد با اعمال فرآیند پرس و کاهش اندازه دانه از 14 میکرون به 440 نانومتر، خواص مکانیکی و زیستی تیتانیوم بهبود یافت. نتایج زیست سازگاری نشان داد که دمای فرایند 240 درجه سانتیگراد، زیست سازگاری بسیار خوبی با سلول های بنیادی ASCs ایجاد می کند، و افزایش تعداد پاس های فرایند پرس به بهبود زیست سازگاری کمک می کند. تیتانیوم فرآوری شده در دمای 240 درجه سانتیگراد طی 4 مرحله پرس به عنوان بهترین گزینه در بین تمامی گروه های دیگر برای ساخت انواع محصولات زیست پزشکی مانند کاشتنی های استخوانی و دندانی پیشنهاد می گردد.

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.