تحلیل تئوری و تجربی ایجاد ساختارهای نانومتری در مواد پلی کریستال توسط فرآیند: پیچش فشار بالا

در سال های اخیر تحقیق بر روی فرایندهای کرنش شدید پلاستیکی(spd) به منظور ریزدانه-کردن فلزات و بهبود خواص مکانیکی آن ها، انجام شده و نیز در حال انجام است. در کنار سایر روش ها، فرآیند "پیچش فشار بالا" یا hpt، نتایج قابل توجهی را حاصل کرده است؛ متأسفانه در کشور ما تا کنون مطالعه تئوری و عملی در رابطه با آن انجام نگرفته است. در طرح پژوهشی حاضر سعی بر آن شده علیرغم مشکلات عدیده ای که در راستای عملی کردن پژوهش ها در کشور وجود دارد، گامی موثر در جهت بومی سازی یکی از جدیدترین تکنولوژی های روز دنیا برداشته شود. هدف اصلی این طرح پژوهشی، عملی سازی فرآیند hpt و ایجاد ساختار ریزدانه در ابعاد نانومتری در فلزات است. ابتدا پیشینه فرایند بررسی، سپس به منظور پیش بینی انجام کار، توسط نرم افزار المان محدود deform 3d، شبیه سازی انجام شده است. با توجه به اینکه نتایج مورد انتظار از شبیه سازی حاصل شد، اقدام به طراحی و ساخت دستگاهhpt صورت گرفت. از آنجائیکه طراحی و ساخت این دستگاه برای اولین بار در کشور انجام می شد، اطلاعاتی در مقالات از طراحی و ساخت دستگاه ارائه نشده بود لذا روش ها و مکانیزم های مختلفی برای فرایندهای طراحی و ساخت دستگاه، بررسی و سرانجام سیستم هیدرولیکی برای انجام کار مناسب تشخیص داده شد. برای اطمینان از پاسخ دهی سیستم هیدرولیکی، توسط نرم افزار automation studio شبیه سازی شد و با توجه به نتایج، ساخت دستگاه انجام گرفت. به منظور اعمال فشار محوری از یک پرس هیدرولیکی استفاده شده که سایر تجهیزات بر روی آن سوار می شوند. نمونه های مورد آزمایش توسط دستگاه hpt، قطعات دیسکی شکل از جنس آلومینیم 1100 و ابعاد mm10 در قطر و ضخامت mm1 می باشند. پس از اینکه نمونه ها hpt شدند، توسط آزمون میکروسختی سنجی، سختی قطعات محصول در راستای شعاعی اندازه گیری شده است که با وجود غیر یکنواختی در شعاع، سختی به میزان قابل توجهی بهبود یافته و از مقدار hv35 در حالت آنیل شده، به عدد hv4/81 در بیشترین مقدار رسیده است. همچنین توسط میکروسکوپ الکترونی sem وtem، تصاویری تهیه شد که نشان دهنده دستیابی به ریزدانگی در حد nm180 است.