اثرتغییر شکل پلاستیک شدید دو مرحله ای بر مشخصه های ریزساختاری و خواص مکانیکی تیتانیم خالص تجاری
General Material Designation
[پایاننامه]
First Statement of Responsibility
/کاوه حاجی زاده
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: مهندسی مواد
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۲
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۲۰۵ ص
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی - الکترونیکی
INTERNAL BIBLIOGRAPHIES/INDEXES NOTE
Text of Note
کتابنامه در آخر پایان نامه
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
دکتری
Discipline of degree
مهندسی مواد
Body granting the degree
صنعتی سهند
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
امروزه آلیاژهای تیتانیم از جملهTi-۶Al-۴V کاربرد گسترده ای در ساخت انواع ایمپلنت ها دارند .اما قابلیت زیست سازگاری این آلیاژها در مقایسه با تیتانیم خالص تجاری پایین می باشد .از طرف دیگر سطح خواص مکانیکی تیتانیم خالص تجاری نیز پایین تر از نوع آلیاژی آن است .لذا اگر بتوان خواص مکانیکی تیتانیم خالص تجاری را ارتقاء داد آنگاه می توان در ساخت ایمپلنت ها این فلز خالص را جایگزین نوع آلیاژی آن نمود .یکی از روشهای مؤثر ارتقاء خواص مکانیکی تیتانیم خالص تجاری، کاهش اندازه دانه آن به محدوده فوق ریز از طریق اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید ( (SPD می باشد .در تحقیق حاضر هدف کلی فرآوری تیتانیم خالص تجاری فوق ریزدانه/نانومتری با استفاده از SPD می باشد .برای این منظور از دو برنامه تغییر شکل مختلف استفاده شد .با اجرای متوالی برنامه های اعمال تغییر شکل پلاستیک مذکور تلاش شد تا اینکه ساختار تیتانیم خالص از نظر اندازه دانه ظریفتر و به تبع آن از نظر خواص مکانیکی بهبود یابد .برنامه اول تغییر شکل با استفاده از روش ECAP اجرا شد . در این برنامه تلاش شد تا با افزایش زاویه کانال قالب، دمای فراوری تیتانیم CP با روش ECAP کاهش یابد .برنامه دوم تغییر شکل با استفاده از روش نورد سرد اجرا شد .عملیات نورد سرد در دو دمای مختلف شامل دمای محیط و دمای نیتروژن مایع بر روی نمونه های فراوری شده با ECAP اجرا شد .سپس ریز ساختار و خواص مکانیکی مواد فراوری شده که شامل خواص کششی، میکرو سختی، خستگی سیکل بالا و چقرمگی ضربه بودند بررسی گردید .ریزساختار نمونه های فرآوری شده، با استفاده از میکروسکوپ نوری ، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفت .نتایج مبین آن است که دمای ۲۵۰ پایین ترین دمای ممکن است که در آن با استفاده از قالبی با زاویه کانال ۱۰۵ امکان اعمال پاسهای متوالی ECAP بر روی تیتانیم CP و فراوری نمونههایی سالم و بدون ترک خوردگی از آن وجود دارد .بعد از اعمال ۱۰ پاس ECAP تحت این شرایط ساختار فوق ریز با متوسط اندازه دانه ۱۸۳ نانومتر در تیتانیم CP ایجاد گردید. ساختار مذکور باعث بهبود چشمگیر خواص مکانیکی از جمله سختی به اندازه ۴۰، استحکام تسلیم به اندازه ۶۲، استحکام نهایی به اندازه ۶۵ و حد خستگی به اندازه۵۶ نسبت به حالت درشت دانه می شود. در همین حال، ماده فراوری شده ازدیاد طول نسبی شکست بالایی را به اندازه ۲۰/۵ از خود نشان می دهد .نتایج آزمایش های ضربه در دماهای مختلف نشان می دهدکه چقرمگی ضربه تیتانیم فوق ریز فراوری شده با ECAP با کاهش دمای آزمایش ضربه تا دمای نیتروژن مایع افزایش می یابد. دانه های هم محور حاصل از ECAP با اعمال نورد سرد در راستای نورد کشیده می شوند .انجام مرحله دوم تغییر شکل توسط نورد سرد بر روی ساختار UFG نه تنها خواص مکانیکی برتر آن را حفظ می کند بلکه باعث بهبود بیشتر سختی، استحکام و حتی انعطاف پذیری می گردد. بگونه ای که نمونه فراوری شده با ۱۰ پاس ECAP و۳۵ نورد سرد بعد از ECAP در دمای نیتروژن مایع ترکیب قابل ملاحظه ای از استحکام بالا UTS=۹۹۵ MPa) و (y= ۸۰۲ MPa و انعطاف پذیری بالا ۲۳ را نشان می دهد .بدین ترتیب ضمن شناسایی مکانیزم های حاکم در فرآیند ریز شدن دانه های CP-Ti ارتباط بین پارامترهای ریز ساختاری با خواص مکانیکی شناسایی و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت