ابرمومسانی

حالت اَبَرمومسانی[ ۱] یا فوقِ موم سانی[ ۲] یا سوپرپلاستیسیته ( انگلیسی: Superplasticity ) در علم مواد، حالتی است که در آن یک ماده جامد بلوری به خوبی فراتر از نقطه شکست معمول خود تغییر شکل می دهد، که معمولاً در این حالت تغییر شکل کششی بیش از ۲۰۰٪ می باشد. ابرمومسانی اولین بار در سال ۱۹۱۲ مشاهده شد و پس از آن به صورت گسترده در فلزات مورد مطالعه قرار گرفت. یکی از غیر معمول ترین ملاحظاتی که در زمینه ابرمومسانی مشاهده شده احتمالاً مشاهده تغیر شکل حدود ۲۰۰٪ در آلیاژ Bi - Sn بود که توسط فردی در سال ۱۹۳۴ در اعلام شد، همچنین او ادعا کرد کرد که لغزش مرز دانه اصلی ترین دلیلی است که باعث وقوع پدیده ابرمومسانی می شود. علاقه به مطالعه در زمینه ابرمومسانی زمانی زیاد شد که مشاهده شد این پدیده در طیف گسترده ای از مواد از جمله نانو کریستال ها، سرامیک آلیاژ فلزات رخ می دهد. در فلزات و سرامیک، الزامات برای به وجود آمدن ابرمومسان اندازه دانه های مناسب ( کمتر از حدود ۲۰ میکرومتر ) و پراکندگی ذراتی که از نظر گرمایی پایدار است که برای پین کردن مرزهای دانه و حفظ ساختار دانه های خوب در دماهای بالااست همچنین وجود دوفاز مورد نیاز برای تغییر شکل ابرمومسانی ضروری است. علاوه بر همهٔ این خواص مواد باید نرخ کرنش بالایی نیز داشته باشند تا ابرمومسان به شمار بیایند. فرایند ابرمومسانی نه تنها از لحاظ علمی بلکه از لحاظ صنعتی نیز بسیار مورد توجه است که این امکان را برای تولید قطعاتی پیچیده که آهنگری آن ها در نرخ های کرنش حتی بالاتر نیز به سادگی صورت نمی پذیرد می دهد تا توسط این فرایند در دمای بالا تولید شوند. این فرایند مشابه تغییر شکل پوسته زمین در خزش در دما و تنش و نرخ کنشی بالا می باشد. [ ۳]
ریزساختار نیز نقش بسزائی در شکل گیری فرایند ابرمومسانی دارد بدین صورت که این فرایند بر روی فلزاتی با دانه های ریز و هم محور قابل انجام است. به علاوه زیرساختار باید دارای مقاومت بالایی در برابر رشد اندازه دانه ها باشد تا در دمای بالا این فرایند و هم زمان با آن ساختار ریزدانه مورد نظر از بین نرود. از این رو علاوه بر فلزات تک فاز ریزدانه عملیات ابرمومسان بر روی فلزات و آلیاژهای دو فاز با مقاومت بالا در برابر رشد دانه نیز قابل انجام است. ساختار ابرمومسان ها دارای حساسیت بالا نسبت به نرخ کرنش در حین تغییر شکل کششی هستند. ابرمومسان ها معمولاً در مواد با نرخ تنش کم از ۰٫۰۰۱ تا ۰٫۰۰۰۰۱ رخ ی دهد، اما در پژوهش های اخیر گزارش شده که تغییر شکل های زیاد در موادی با نرخ تنش بزرگتر از ۰٫۰۱ هم رخ داده که بیشتر این مواد آلیاژهای فلزی بودند. سازوکار میکروسکوپی تغییر شکل در مواد ابرمومسان هنوز به طور کامل درک نشده است. از زمان مشاهدات اولیه پیرسون تا امروز مدل های بسیاری برای ابرمومسان ها ارائه شده است؛ که اصلی ترین آن ها لغزش مرز دانه و جریان های نفوذی است، از میان این دو نیز بیشترین مکانیزمی که مورد تأیید قرار گرفته است لغزش مرز دانه یا ( GBS ) است. GBS با فرض اینکه لغزش ها با حرکت نابجایی ها رخ می دهد مدلسازی شده است. این مدل ها می توانند اندازه دانه، دماو روند نرخ کرنشی را که منجر به شکل گیری ابرمومسانی می شوند تخمین بزنند که این موضوع در روش های مهندسی مورد اهمیت است. به راستی شکل دهی ابرمومسان آلیاژهای آلومینیوم، تیتانیوم و آلیاژهای پایه نیکل دمای بالا به صورت یکنواخت در صنعت انجام می پذیرد. یک مشکل بزرگ این فرایند نرخ های کرنش پایین در تولید است که منجر به بالا رفتن هزینه ها می شود. در ابرمومسانی هزینه های مربوط به انرژی کاهش پیدا کرده ولی نرخ کرنش و تولید نیز کم می شود. [ ۴]