فشار در کانال مساوی زاویه دار الیاژ منیزیم

فشار در کانال مساوی زاویه دار آلیاژ منیزیم. فرایند فشار در کانال مساوی زاویه دار[ ۱] ( به انگلیسی: Equal Channel Angular Pressing ) یکی از حالات فرایندهای تغییر شکل مومسان شدید [ ۲] است. روند این فرایند به این صورت است که یک میله توپر به داخل یک مسیر دارای زاویه فشرده شده و کرنش تحت این شرایط بالا رفته و ریز دانه شدن ساختار ماده را به همراه دارد. در بعضی از موارد برای دسترسی به میزان کرنش مورد نظر، این فرایند را در چند پاس انجام می شودو در هر پاس قطعه کار مقدار زاویه معینی چرخانده می شود. دلیل این چرخش منظم، رسیدن به ریز ساختار مناسب و همگن در کل طول قطعه کار می باشد. این فرایند به طور معمول خواص مکانیکی ماده را افزایش می دهد.
منیزیم ( به انگلیسی: Magnesium ) فلزی دارای جرم مولکولی ۲۴٫۳۰۵۰، عدد اتمی ۱۲ و ساختار بلوری هگزاگونال متراکم ( HCP ) است. این فلز در گروه دوم جدول تناوبی یعنی فلزات قلیایی خاکی وجود دارد. اصلی ترین ویژگی این فلز نسبت استحکام به وزن بالاست. به همین دلیل این فلز در صنایع متفاوتی مانند صنعت خودروسازی [ ۳] ، صنعت الکترونیک [ ۴] و صنعت لوازم ورزشی کاربردهای فراوانی دارد. این فلز شامل ویژگی های مختلف دیگری از جمله جذب ارتعاشات، دفع امواج الکترومغناطیس و . . . هم هست.
در این مقاله تاثیر فرایند فشار در کانال مساوی زاویه دار در آلیاژ شکل پذیر منیزیم AZ۳۱ بر خواص مکانیکی به وسیله تست های کشش و سختی، مورد بحث قرار می گیرد. به طور کلی با کاهش اندازه دانه ها، سختی مواد افزایش یافته و تغییرات پیچیده ای در استحکام کششی و قابلیت شکل پذیری مواد صورت می گیرد. در اکثر مواقع فرایند فشار در کانال مساوی زاویه دار به دلیل عدم به وجود آمدن ترک در دمای بالای ۲۰۰ درجه سانتی گراد انجام می شود. [ ۵] [ ۶] ولی با در نظر گرفتن بک سری ملاحظات می توان این فرایند را در دما های پایین تر انجام داد. به طور مثال می توان از فرایند فرایند فشار در کانال مساوی زاویه دار همراه با فشار پشت استفاده نمود. [ ۷] دلیل ایجاد این فشار هیدرواستاتیک این است که در حین فرایند فشار در کانال مساوی زاویه دار، قطعات در دمای زیر ۲۰۰ درجه دچار ترک می شوند و این فشار اضافه باعث عدم ایجاد و رشد ترک می شود.
طبق تحقیقاتی که انجام شده، آلیاژ به کاربرده شده، آلیاژ معروف AZ۳۱ با درصد وزن ۹۶ درصد منیزیم، ۳ درصد آلومینیوم ، یک در صد روی و ۰٫۳ درصد منگنز است. قالب ( ECAP ) دارای زاویه ۹۰ درجه می باشد و این قالب قبل شروع فرایند، تا دمای آزمایش پبش گرم می شود و مدت ۱۵ دقیقه در آن دما نگه داشته می شود. در حالتی که در دمای ۲۰۰ درجه سانتی گراد عملیات فشار در کانال مساوی زاویه دار را انجام شود، سرعت فرایند ۲۴۰ میلیمتر بر دفیفه میتواند باشد ولی در دماهای ۱۵۰ و ۱۰۰ درجه سانتی گراد، این سرعت به ۰٫۲ میلی متر بر دقیقه میرسد و یک سنبه یک فشار پشت ۵۰ مگاپاسکال را ایجاد می کند. تعداد بالای 8 پاس به شیوه Bc انجام می شود. [ ۸] مشاهده ریز ساختار با میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام می گیرد. برای بدست آوردن اندازه متوسط دانه ها از استاندارد ASTM با کد E112 - 95 استفاده می شود. تست کشش در دمای اتاق و نرخ کرنش ۳ - ^۱۰×۱ اانجام می شود. برای سختی سنجی از تست ویکرز با با بارگذاری ۵۰ مگاپاسکال و زمان بار گذاری ۲۵ ثانیه انجام می شود[ ۷] .