فرامرز فرشته صنیعی

در سالیان گذشته، از فرآیندهای تغییرشکل مومسان شدید، به‌منظور پالایش دانه‌بندی فلزات استفاده شده است که یکی از این روش‌ها اکستروژن جانبی در کانال‌های مساوی ECAP)) و روش توسعه یافته آن، اکستروژن جانبی در کانال‌های نامساوی NECAP)) بوده است. فرآیند NECAP با دارابودن نسبت اکستروژن بالاتر، نسبت به فرآیند ECAP منجر به کرنش مومسان بزرگتر و پالایش دانه‌ای بیشتر طی یک عبور می‌گردد. از طرفی دیگر، منیزیم و آلیاژهای آن، به‌دلیل چگالی پایین، نسبت استحکام به‌ وزن بالا و زیست‌سازگاری مناسب مورد توجه صنایع مختلفی قرار گرفته است، اما نیاز به بهبود خواص مکانیکی آن ضروری به‌نظر می‌رسد. بهبود همزمان استحکام و انعطاف‌پذیری آلیاژهای منیزیمی از چالش‌های پیش‌روست. در راستای کاربردهای گسترده گروه آلیاژی AZ در صنایع، با توجه به ترکیب مناسب میان استحکام و سبک‌وزن ‌بودن این آلیاژهای منیزیمی، تحقیقات قابل‌توجهی برای اصلاح خواص مکانیکی آن‌ها انجام پذیرفته است. در این پژوهش نیز فرآیند اکستروژن جانبی با کانال‌های نامساوی که پیش‌تر تنها به‌منظور تولید مواد ریزدانه مورد به‌کار گرفته شده، برای تولید لمینت‌های شامل دو آلیاژ همسان منیزیمی و بررسی مشخصه‌های ریزساختار، خواص اتصال و هم چنین دستیابی به خواص متنوع محصول آن مورد استفاده قرارگرفته است. تاکنون، فرآیند اکستروژن جانبی عمدتاً به‌منظور اصلاح ریزساختار به‌کار گرفته شده و تحقیقات بسیار محدودی برای تولید لمینت‌های لایه‌ای با استفاده از این فرآیند صورت گرفته است. به‌همین منظور آلیاژ AZ91 در دماهای 350 و 400 درجه سانتی‌گراد و دو سرعت متفاوت، در یک و دو عبور به‌صورت تک لایه و دولایه به کمک روش NECAP با نسبت اکستروژن 2، فرآوری شد. منحنی نیرو-جابجایی برای تمامی حالات و نحوه اثرگذاری هرکدام از پارامترهای فرآیند بر نیروی شکل‌دهی نشان داده شده است. نمونه‌های ریخته‌شده اولیه و فرآوری‌شده مورد مطالعه ریزساختاری و تحت آزمون‌های خواص مکانیکی قرار گرفتند. براساس نتایج به‌دست آمده، حاصل شد که دمای فرآیند و تعداد عبورها، اثر چشمگیری بر همگن‌بودن ریزساختار، استحکام‌های تسلیم و نهایی، انعطاف‌پذیری و ریزسختی محصول دارند. آزمون فشار در راستای ضخامت محصول نشان داد که در عبور دوم، اثر اتصال دو لایه بیشتر از اصلاح ریزساختار است. بررسی‌ها نشان داد که کمترین اندازه دانه در عبور اول، 11.9 µm و در عبور دوم به‌میزان 8.4 µm حاصل گردید که دال بر پالایش قابل‌توجه اندازه دانه نسبت به حالت ریخته‌گری (105 µm) و قابلیت این فرآیند برای تولید مواد ریزدانه می‌باشد. استحکام و سختی پس از عبور اول و دوم افزایش یافت اما انعطاف‌پذیری پس از عبور دوم، تحت تأثیر اتصال ایجاد شده میان دو لایه کاهش یافت. پس از یک عبور در دما و سرعت پایین‌تر، ریزساختار دوگانه در محصول مشاهده شد. هم‌چنین بررسی استحکام اتصال ایجادشده میان دو لایه نشان داد که افزایش دما و نرخ کرنش پایین‌تر، منجر به دستیابی به استحکام بالاتر اتصال و یکنواخت بودن آن می‌گردد. با توجه به ناشناخته بودن تولید آلیاژهای لمینتی از طریق فرآیند NECAP و لزوم شناسایی پارامترهای مؤثر بر آن، حالت بهینه برای دستیابی به ترکیب مناسبی از خواص مکانیکی و اتصال با استحکام مطلوب، تحت شرایط دما 400 ºC، سرعت کوبه 1 mm/min و عبور دوم این فرآیند معرفی می‌گردد.