ایجاد ساختار دوگانه با استفاده از تراشه نانوساختار و پودر آلومینیوم به روش اکستروژن گرم

ایجاد ساختار های دو گانه یکی از روش های بهبود شکل پذیری مواد نانو کریستالی است. ساختارهای دو گانه ترکیبی از دانه های ریز و درشت می باشند و در نتیجه ترکیبی از استحکام بالا و شکل پذیری خوب را از خود نشان می دهند. در واقع زمینه نانو کریستالی سبب افزایش استحکام و دانه های درشت تر سبب بهبود شکل پذیری می گردد. خواص ساختار های دو گانه به درصد نسبی دانه های ریز و درشت، اندازه آنها و چگونگی توزیع آنها بستگی دارد. بهترین روش تولید ساختار های دوگانه، مخلوط کردن پودر نانو کریستالی با پودر میکرونی با نسبت مشخص و متراکم کردن مخلوط پودر ها به روش های مرسومی چون اکستروژن گرم می باشد.در تحقیق حاضر، قطعات آلومینیومی با ساختار دوگانه تولید شده و خواص آنها مورد بررسی قرار گرفته است. پودر میکرونی آلومینیوم خالص تجاری با درصد های وزنی مختلفی از تراشه های نانو ساختار آلومینیوم (60،40،20،10 و 80 درصد وزنی) مخلوط و به صورت سرد متراکم شد و قطعه نهایی به روش اکسترون گرم پودر تولید گردید. فرآیند اکستروژن در محدوده دمایی c° 500-300 و با سرعت 0/6-0/2 میلیمتر بر ثانیه انجام گردید. برای ارزیابی کیفیت نمونه های تولیدی، دانسیته نمونه ها بر اساس روش ارشمیدش اندازه گیری شد و ریز ساختار آنها با استفاده از میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور بررسی خواص مکانیکی نمونه های تولیدی، آزمایش کشش، فشار و ریزسختی سنجی بر روی نمونه ها انجام گردید. به منظور بررسی سطح شکست نمونه های آزمایش کشش از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش دمای فرآیند اکستروژن و کاهش درصد وزنی براده، کیفیت ظاهری قطعات تولیدی و همچنین دانسیته نسبی آنها افزایش می یابد. بررسی ریز ساختار قطعات تولیدی نشان داد که با افزایش دمای انجام فرآیند اکستروژن، اتصال بهتری بین زمینه پودری و تراشه ها ایجاد می شود. در دمای c°500 اتصال نفوذی مطلوبی بین زمینه پودری و تراشه ها ایجاد شده در صورتیکه در دماهای پایین تر از آن حفره هایی در امتداد فصل مشترک زمینه پودری و تراشه مشاهده گردید. نتایج حاصل از آزمایش کشش و فشار نشان داد که با افزایش درصد وزنی براده در یک دمای ثابت، استحکام افزایش و شکل پذیری کاهش می یابد و در یک درصد ثابت از تراشه ها، با افزایش دمای انجام فرآیند اکستروژن، استحکام و شکل پذیری افزایش می یابد. محاسبه توان کارسختی نمونه های تولیدی با استفاده از نتایج آزمایش فشار نشان داد که توان کارسختی این ساختار های دوگانه ثابت نمی باشد و تابع کرنش اعمالی است.