مروري بر روش‌هاي توليد لوله هاي‌ فوق ريزدانه و نانوساختار توسط اعمال تغيير شكل پلاستيك شديد

A review of the production of ultrafine grained and nanograined metals by applying severe plastic deformation

در اين مقاله سعي شده است تا ساختار عملكردي روش‌هاي توليد لوله فوق ريزدانه و نانوساختار عنوان شود و تاثيرات مكانيكي و متالورژيكي اين روش‌ها بر روي ماده به طور كامل بررسي شود. مواد فوق ريزدانه شامل دانه‌ها با ميانگين اندازه 1000-100 نانومتر هستند و اگر اندازه دانه‌هاي مواد كمتر از 100 نانومتر باشند، اين نوع مواد جز نانوساختارها دسته‌بندي مي‌شوند كه در صنايع مختلف هوايي، خودرو, نظامي و پزشكي از اهميت خاصي برخوردار است. عموما روش‌هاي معرفي شده در اين مقاله بر روي مواد پركاربرد نظير آلومينيوم و مس خالص و آلياژ منيزيم AZ91 انجام گرفته است. در روش‌هاي تغيير شكل پلاستيك شديد عموما كرنش بسيار بالايي در دماي پايين به ماده اعمال مي‌شود تا ماده به صورت فوق ريزدانه يا حتي نانوساختار تغيير ريزساختار دهد. اكثر روش‌هاي تغييرشكل پلاستيك شديد مربوط به توليد مواد فوق ريزدانه به صورت توده‌اي هستند، در صورتيكه در دهه اخير با توجه به نياز روز افزون قطعات لوله‌اي با استحكام بالا و شكل پذيري مناسب، تحقيقاتي در جهت توليد لوله‌هاي فوق ريزدانه انجام شده است. پيشرفت‌هاي صورت گرفته در اين زمينه به صورت مدون ارائه شده است تا مزايا و معايب هريك از فرآيندها به صورت واضح قابل مقايسه باشند. ويژگيهاي ريزساختاري، مزاياي مواد فوق ريزدانه و نانو ساختار، بهبود خواص مكانيكي نسبت به مواد دانه درشت مورد بحث قرار خواهد گرفت. همچنين در هريك از روش‌هاي معرفي شده، مكانيزم‌هاي تغيير شكل و اصلاح دانه بندي ماده اعم از حركت نابجايي، تشكيل دوقلويي، لغزش مرزدانه‌اي و غيره مورد بررسي قرار گرفته است.

In this article, it is tried to be mentioned the functional structure of production methods of ultrafinegrained (UFG) and nanograined tubes. As well as metallurgical and mechanical effects of these methods on the matter are fully investigated. Ultrafine grained materials contain grains with an average size of 1001000 nm and if the grain size is less than 100 nm, the material is classified as nanograined material which have a lot of applications in different industries such as aerospace, automobile, military and medical. Generally, the methods presented in this paper has been done on common materials like aluminum and pure copper and magnesium alloy AZ91. Extremely large plastic deformations lead to ultrafinegrain or nearly nanomaterial in the severe plastic deformation (SPD) methods. Most severe plastic deformation methods for producing ultrafine grain bulk, whereas in the past decade due to the increasing need tube components with high strength and good ductility, The research was conducted to produce UFG tubes. Advances in this field presented formally so that the advantages and disadvantages of each process are clearly comparable. The most important advantage of ultrafinegrain materials is an enhanced mechanical strength in comparison with their coarse grain counterparts. The microstructural reasons are discussed. Furthermore, this article reviews the refinement and deformation mechanisms, e.g. dislocation deformation mechanism, twin deformation mechanism, grain boundary sliding etc. of SPD methods.