بکارگیری فرآیند فورج چند جهته برای تولید تیتانیم خالص با ساختار فوق ریزدانه

تیتانیم خالص تجاری (CP) بدلیل زیست سازگاری عالی، کاربرد های زیادی در بایومواد و نیز ایمپلنت ها دارد. مهم ترین نقطه ضعف تیتانیم خالص تجاری استحکام پایین آن در مقایسه با دیگر آلیاژهای تیتانیم می باشد. یکی از روش هایی که به وسیله آن می توان استحکام تیتانیم را به مقدار قابل توجهی افزایش داد روش های تغییر شکل پلاستیک شدید از قبیل فرآیند فورج چند گانه (MDF) می باشند. لذا هدف پژوهش حاضر، بهبود استحکام تیتانیم CP از طریق ریزدانه سازی آن به وسیله فرآیند MDF است. بدین منظور قطعات تیتانیم CP پس از ۱ ساعت فرآیند آنیل در دمای ۸۰۰°C، تا ۶ پاس تحت فرآیند MDF در دمای محیط قرار گرفتند. بررسی های ریزساختاری بوسیله میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به EBSD انجام گرفت. خواص مکانیکی نیز توسط آزمون های میکروسختی و کشش مطالعه شد. همچنین شبیه-سازی اجزای محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس جهت پیش بینی توزیع کرنش فرآیند MDF انجام گرفت. نتایج بررسی ریزساختار نشان داد که میانگین اندازه دانه پس از اعمال فرآیند MDF کاهش قابل توجهی می یابد و افزایش پاس های MDF باعث افزایش ریزدانه سازی حین فرآیند MDF می گردد. پس از ۶ پاس فرآیند MDF میانگین اندازه دانه از ۴۵ میکرون به ۳۹۰ نانومتر کاهش می یابد. نتایج خواص مکانیکی نشان داد که استحکام و سختی نمونه ها با انجام فرآیند MDF و افزایش تعداد پاس های آن افزایش می یابند. سختی و استحکام تیتانیم CP پس از ۶ پاس MDF حدود ۲ برابر مقادیر متناظر آنها در نمونه آنیل شده بدست می آید. همچنین نتایج توزیع کرنش حاصل از شبیه سازی و توزیع میکروسختی نمونه های MDF شده نیز مطابقت خوبی نشان می دهند.

کلیدواژه ها:

Multi directional forging ، Commercial pure titanium ، Finite element analysis ، Mechanical properties ، Microstructure study ، فورج چند جهته ، تیتانیم خالص تجاری ، آنالیز المان محدود ، خواص مکانیکی ، بررسی ریزساختاری