ارائه‌ی یک سیستم روانکاری نوین جهت بهبود خواص مکانیکی تیتانیوم فوق‌ریزدانه تولید شده به روش پرس‌کاری گرم در کانال‌ همسان زاویه‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته مهندسی مکانیک ، کارشناسی ارشد ساخت وتولید

2 دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

3 دانشگاه صنعتی شاهرود- دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک

چکیده

در این پژوهش، پرس‌کاری گرم تیتانیوم خالص درجه 2 در کانال همسان زاویه‌دار یا ایکپ مورد مطالعه قرار گرفت. طراحی جدید قالب با زاویه کانال °90 مشکل جریان ناخواسته‌ی فلز بین دو کفه‌ی قالب، افزایش شدید نیرو و گیرکردن قطعه را برطرف کرده است. پس از سعی و خطا، مشخص شد بهترین مکانیزم روان‌کاری، استفاده هم‌زمان فویل مس و روان‌کار مولیبدن دی‌سولفاید است. در این شرایط عملیات ایکپ در دمای C°260 تا چهار مرحله با موفقیت انجام شد. بر روی نمونه‌های موفق، آزمون کشش اجرا و مشخص شد پس از چهار مرحله پرسکاری، استحکام کششی نهایی %57 افزایش و کاهش سطح مقطع تنها %14 افت داشته است. در نهایت با کم کردن دمای فرآیند و استفاده از سیستم روان‌کاری مناسب، استحکام کششی نهایی به 799 مگاپاسکال رسید که از مقادیر گزارش شده در پژوهش‌های مشابه بیشتر است. بررسی ریزساختار و رفتار شکست تیتانیوم ایکپ شده، به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام و نتایج نشان داد اندازه دانه نمونه از مقدار متوسط اولیه nm 18385 پس از 4 مرحله ایکپ به nm 729 رسید. همچنین تصاویر مقطع شکست پس از چهار مرحله ایکپ، ایجاد حفره‌های ریز، کم عمق و با توزیع یکنواخت‌ را که نشان‌دهنده‌ی همگن‌‌شدن ساختار است، مشخص نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A Novel Lubricating Method for Improving the Mechanical Properties of Ultrafine-grained Titanium Fabricated via Equal Channel Angular Hot Pressing

نویسندگان [English]

  • Hamed Maghsoudloo 1
  • Mahdi Gerdooei 2
  • Seyed Hadi Ghaderi 3
1 Faculty of Mechanical and Mechatronics Engineering, Shahrood University of Technology Shahrood- Iran
2 Assistant Professor Faculty of Mechanical and Mechatronics Engineering, Shahrood University of Technology Shahrood- Iran
3 Assistant Professor Faculty of Mechanical and Mechatronics Engineering, Shahrood University of Technology Shahrood- Iran
چکیده [English]

In this research, the hot pressing of a pure titanium grade 2 was carried out by an equal channel angular tooling. The novel design of die with 90° channel angle eliminated the undesired material flow into the die parting line, increasing forming load and the workpiece sticking. After trials, it was indicated that the combination of the copper foil and molybdenum disulfide lubricant led to the desired product. In this situation, ECAP was successfully carried out up to four passes at 260 ℃. The tensile testing was performed on the sound samples. The results showed after fourth ECAP pass with only 14% decreasing in reduction of area, the ultimate tensile strength increased by 57%. As well, due to decreasing the forming temperature and employing the suitable lubricant the ultimate tensile strength reached 799 MPa which is greater than related articles. In order to examine the microstructure and damage property of ECAPed pure titanium, the SEM images were taken. The results showed that the average initial grain size of 18385 nm decreased to 729 nm after 4 passes of ECAP. Furthermore, it was revealed that after ECAPing the fine dimples with uniform distribution were created indicating homogeneous structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hot ECAP
  • Equal channel angular pressing
  • Commercially pure titanium grade 2
  • Ultrafine-grained material