علی سنبلی

توسعه مواد با خواص مکانیکی بهبود یافته، یکی از اهداف اصلی مهندسی مواد در صنایع پیشرفته است. آلومینیوم خالص با خلوص بالا، به رغم ویژگی‌های مثبت مانند چگالی پایین، مقاومت به خوردگی و هدایت حرارتی مناسب، از نظر استحکام محدودیت دارد و برای کاربردهای مهندسی پیشرفته نیازمند بهبود خواص مکانیکی است. یکی از مؤثرترین روش‌ها برای ارتقای خواص مکانیکی فلزات، کاهش اندازه دانه و تولید ساختارهای فوق‌ریز‌دانه است. فرآیندهای تغییر شکل پلاستیک شدید SPD قادرند با اعمال کرنش‌های بسیار بالا، دانه‌های فلزات را به ابعاد میکرونی کاهش دهند، بدون آنکه تغییر چشمگیری در ابعاد نهایی قطعه رخ دهد. از میان روش‌های SPD، اکستروژن هیدرواستاتیکی به دلیل توانایی در اعمال فشار یکنواخت و ایجاد کرنش تجمعی بالا، امکان تولید ساختارهای ریزدانه را با یکنواختی بیشتر فراهم می‌کند و محدودیت‌های روش‌های سنتی را کاهش می‌دهد. در این پژوهش، نمونه‌های آلومینیوم 1070 با قطر اولیه 25 میلی‌متر تحت فرآیند اکستروژن هیدرواستاتیکی قرار گرفتند. مسیر فرآیندی طراحی شده شامل کاهش قطر به 21 میلی‌متر، سپس افزایش قطر به 27 میلی‌متر و در نهایت بازگشت به قطر اولیه 25 میلی‌متر بود. این مسیر موجب اعمال کرنش تجمعی قابل توجه بر روی ماده شد که انتظار می‌رفت منجر به ریزدانه‌سازی مؤثر و بهبود خواص مکانیکی گردد. پس از اجرای فرآیند، نمونه‌ها تحت آزمون‌های مکانیکی و میکروسکوپی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تنش تسلیم نمونه‌ها از 39.7 به 71 مگاپاسکال افزایش یافته و سختی سطح خارجی ماده از 35 HV به 92 HV ارتقا یافته است. این تغییرات نشان‌دهنده افزایش قابل توجه مقاومت ماده در برابر تغییر شکل پلاستیک و بهبود خواص مکانیکی سطحی است. تصاویر به دست آمده از میکروسکوپ نوری، کاهش چشمگیر اندازه دانه‌ها را به وضوح نشان می‌دهند و تأییدی بر اثربخشی فرآیند اکستروژن هیدرواستاتیکی در ایجاد ریزساختار فوق‌ریز‌دانه محسوب می‌شوند.