مطالعه تأثير روش اكستروژن فشاري تناوبي هيدرواستاتيك لوله بر خواص آلياژ آلومينيوم 5052

Effects of hydrostatic tube cyclic extrusion compression process on the properties of 5052 aluminum alloy

در پژوهش حاضر، فرايند تغييرشكل پلاستيك شديد اكستروژن فشاري تناوبي هيدرواستاتيك لوله، طي دو پاس بر روي لوله از جنس آلياژ آلومينيوم 5052 انجام شد و سپس تغييرات ريزساختاري و خواص مكانيكي قطعات مورد مطالعه قرار گرفت. فرايند اكستروژن فشاري تناوبي هيدرواستاتيك لوله، علاوه بر بهبود ريزساختار و خواص مكانيكي قطعات لوله‌اي شكل، داراي پتانسيل توليد لوله‌هايي با طول نسبتاً بلند نيز هست. در اين فرايند، به‌دليل استفاده از سيال تحت فشار بين قطعه و قالب، تقريباً نيروي اصطكاك در اين مناطق حذف شده است. اين امر باعث تسهيل توليد قطعات بلندتر مي‌شود. همچنين، در اين فرايند، فشار هيدرواستاتيك بالايي بر قطعه وارد مي‌شود و نيز تنش‌ها از نوع فشاري هستند؛ اين مسئله باعث به تأخير افتادن ايجاد و رشد ترك مي‌شود، لذا كرنش بيشتري به قطعه مي‌توان اعمال نمود. پس از انجام دو پاس از اين فرايند مشاهده شد كه برخي از خواص ريزساختاري و خواص مكانيكي، بهبود چشم‌گيري پيدا كرد. به عنوان مثال، استحكام نهايي ماده، 1.7 برابر، استحكام تسليم، 2.6 برابر و سختي، 2.1 برابر شد. همچنين، افت داكتيليتي معادل 16 درصد مشاهده گرديد. نتايج بررسي ريزساختار نشان داد كه در اثر دو پاس فرايند، ريزساختار درشت‌دانه با ميانگين اندازه دانه‌ي 360 ميكرومتر تبديل به ريزساختاري با سلول/زيردانه‌هاي فوق ريز با اندازه‌ي ميانگين در حدود 635 نانومتر شد.

In present research, the severe plastic deformation process of hydrostatic tube cyclic extrusion compression was applied through two passes on the aluminum alloy series 5052 tube, and after that the changes of microstructure and mechanical properties of tubes were studied. Hydrostatic tube cyclic extrusion compression process is able to improve the microstructure and the mechanical properties of tubular pieces. Also, this process has the potential to produce relatively long tubes. In this process, owing to the use of pressurized fluid between the tube and die, the friction force is eliminated in these regions. This facilitates the production of longer pieces. Also, in this process, higher hydrostatic compressive stresses are applied on the material causing the delay in the crack formation and propagation. Thus, higher strains can be applied on the material. After two passes of this process, some microstructural and mechanical properties were improved significantly. For instance, the yield strength and the hardness became 1.7, 2.6 and 2.1 times higher, respectively. Also, a loss of ductility of 16℅ was observed. The microstructure analysis revealed that after two passes of the process, the microstructure was changed from a coarse grain microstructure with an average grain size of about 360 μm to an ultrafine cellsubgrain microstructure with average size of about 635 nm.