تولید و مشخصه یابی آلیاژ آلومینیم ـ منیزیم 5086 فوق ریز دانه توسط فرایند اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار (ecap)

آلومینیم و آلیاژهای آن پس از فولاد پرمصرف ترین آلیاژهای فلزی هستند. آلیاژ آلومینیم 5086 دارای ویژگی هایی از جمله عدم قابلیت عملیات حرارتی سختی رسوبی، قیمت پایین، استحکام به وزن نسبتا بالا، مقاومت به خستگی بالا، مقاومت به خوردگی عالی در برابر آب شور، شکل پذیری خوب و جوش پذیری مناسب می باشد. مهمترین ویژگی فرایندهای تغییر شکل شدید پلاستیکی، اعمال کرنش بسیار زیاد به قطعه بدون ایجاد تغییر در سطح مقطع آن می باشد. در میان این فرایندها روش اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار به دلیل قابلیت تولید قطعه و امکان تولید تجاری و صنعتی بیشتر از سایر روش ها مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، فرایند ecap بر روی آلیاژ آلومینیم 5086 تا 10 عبور در دمای 150 درجه سانتی گراد در دو مسیر چرخش a و bc و در قالب با زاویه 120 درجه انجام شد. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی نمونه های این آلیاژ از آزمون های کشش تک محوری و سختی سنجی استفاده شد. سطح شکست نمونه های کشش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد بررسی قرار گرفت. بافت نمونه ها به کمک دستگاه پراش پرتو ایکس (xrd) و مقایسه نتایج الگوی پراش نمونه ها و محاسبه پارامتر بافت ارزیابی شد. ریزساختار نمونه ها با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم ebsd ارزیابی شد. نتایج حاکی از آن بود که سختی نمونه ها در عبورهای اولیه از فرایند در هر دو مسیر با افزایش قابل توجهی (از 62 ویکرز به 107 ویکرز با 2 مرتبه عبور از مسیر bc) روبه رو بودند و در ادامه با افزایش تعداد عبور، نرخ افزایش سختی کم شد و در مقطعی نیز در مسیر a سختی کاهش یافت. استحکام کششی نمونه ها (از mpa 267 به mpa 316 با 2 مرتبه عبور از مسیر bc) نیز روندی مشابه سختی داشت، گرچه نوسانات آن در عبورهای بالاتر بیشتر بود. درصد ازدیاد طول نمونه ها با عبور اول از فرایند با کاهش چشمگیری روبه رو شد به طوریکه از 7/34 درصد به 4/22 درصد رسید و در ادامه نرخ کاهش درصد ازدیاد طول کم شد. تصاویر سطح شکست نمونه های کشش نشان دهنده افزایش تعداد حفره ها و در نتیجه ریز شدن آن ها متناسب با افزایش تعداد عبور است. مطالعات بافت در نمونه ها نشان داد که صفحات (220) بافت غالب نمونه های ecap شده را تشکیل داده اند، گرچه بافت غالب نمونه اولیه صفحات (111) و (311) بوده است. تصاویر ریزساختار بیانگر این بود که اندازه دانه از حدود 20 میکرون در نمونه اولیه به کمتر از یک میکرون در نمونه 6 مرتبه عبور داده شده از قالب در مسیر bc رسیده است. ریز شدن دانه ها با تئوری تفکیک دانه ها و شکل گیری مرزهای با زاویه زیاد و همچنین پدیده بازیابی و تبلور مجدد دینامیکی قابل توجیه می باشد. به نظر می رسد با توجه به نتایج، نمونه 4 مرتبه عبور داده شده از قالب در مسیر bc با سختی 111 ویکرز و استحکام کششی 337 مگاپاسکال و درصد ازدیاد طول 21 درصد بهترین نتایج خواص مکانیکی و ریزساختار را دارد. در این نمونه با توجه به افزایش سختی و استحکام، درصد ازدیاد طول در حد مناسبی است که منطبق با هدف اصلی این پروژه یعنی افزایش استحکام آلیاژ با جلوگیری از کاهش زیاد انعطاف پذیری نسبت به روش های دیگر شکل دهی می باشد.