موضوع مقاله: اثر فرایند فرم‌دهی چرخشی بر آلیاژهای تیتانیوم | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اثر فرایند فرم‌دهی چرخشی بر آلیاژهای تیتانیوم | مقدمه: مقدمه آلیاژهای تیتانیوم به دلیل مقاومت به خوردگی بسیار خوبی که دارند توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده اند. | ## بخش 1: اثر فرایند فرم‌دهی چرخشی بر آلیاژهای تیتانیوم | علاوه بر مقاومت به خوردگی بالا و نسبت استحکام به وزن بالا، حفظ استحکام در دمای بالا و تطابق با محیط بدن از دیگر ویژگی های قابل ذکر این آلیاژها به شمار می رود. به گونه ای که امروزه شاهد استفادۀ گسترده از از این آلیاژها در صنایع هوافضا، خودروسازی ، شیمیایی ، لوازم پزشکی و ایمپلنت ها هستیم. ازجمله آلیاژهای تیتانیوم که کاربرد بسیاری در این زمینه دارند، آلیاژ Ti-6Al-4V است. به عنوان نمونه عناصر Al و V ممکن است به مرور زمان آثار مخربی بر روی بدن انسان بگذارند. لذا می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای آلیاژهای تیتانیوم در ساخت ایمپلنت های تطابق پذیر با بدن در حوزه هایی مثل اسکلتی-عروقی ، تجهیزات پزشکی و دندان پزشکی باشد. با این وجود استحکام کم، شکل پذیری محدود و استحکام خستگی پایین، از جمله محدودیت هایی هستند که مانع از کاربرد تیتانیوم خالص در ساخت ایمپلنت می گردند. که تاکنون برای ریزدانه کردن فلزات مختلفی از جمله Mg ، Al و Cu به کار برده شده اند. در این فرایند، تغییرشکل پلاستیک قطعه کار در طی مراحل زیادی و به صورت تدریجی و تحت فشار زیاد، صورت می پذیرد.طرح شماتیک ناحیۀ تغییرشکل پلاستیک دستگاه RS به صورت شکل زیر می باشد. | ## بخش 2: اثر فرایند فرم‌دهی چرخشی بر آلیاژهای تیتانیوم | از جمله مزایای روش RS نسبت به فرآیندهای مشابه عبارتند از: سیکل کاری کوتاه، پرداخت سطح خوب و قابلیت دست یابی به تلرانس های کوچک. بهبود ویژگی های مکانیکی تیتانیوم در یک تحقیق که جهت بررسی اثر فرآیند RS بر ویژگی های مکانیکی تیتانیوم خالص صورت گرفته است. قطر یک بیلت اکسترود شده با قطر اولیۀ 32 میلی متر در دمای اتاق تحت فرآیند RS به 8 میلی متر کاهش یافته است.(𝜺=2.77) .جدول 1 ، تغییرات استحکام تسلیم، استحکام شکست و درصد تغییر طول را قبل و بعد از فرآیند، نشان می دهد. زمانی که جهت بارگذاری موازی با محور میله باشد، جهت بارگذاری متناسب با زاویۀ Θ=90 است. که این حالت بهترین حالت برای فعال سازی سیستمهای لغزش موجود بر روی صفحات منشوری با فاکتور اشمید متغیر بین 0.43 تا 0.5 میباشد. به همین ترتیب فاکتور لغزش برای سیستم هرمی 0.4 بوده که می تواند با افزایش تنش فعال گردد. شکل 5 نشان دهندۀ سیستم های لغزش در ساختار کریستالی hcp در فلز تیتانیوم خالص به همراه صفحات و جهاتی است که در آنها عمل می کنند. در صورتی که حتی چگالی نابه جایی در حالت قبل از تغییرشکل کم بوده ، پس از فرآیند فعالیت نابه جایی ها به صورت گسترده ای (تولید، لغزش و فعل و انفعال) در ساختار فلز ملاحظه گردیده اند. | ## بخش 3: اثر فرایند فرم‌دهی چرخشی بر آلیاژهای تیتانیوم | در صورتی که پس از فرآیند RS بر روی تیتانیوم، یک مرحله عملیات آنیل انجام پذیرد، این فلز چقرمگی لازم را به دست خواهد آورد که دلیل اصلی آن کاهش نسبی در چگالی نابه جایی ها می باشد . این عمل متعاقباً کاهش استحکام تسلیم و شکست را در پی داشته و نهایتاً باعث افزایش درصد ازدیاد طول حتی بیش از حالت اولیۀ قطعه کار می گردد. در واقع اثر فرآیند RS و آنیل به طور همزمان موجب به وجود آمدن یک تعادل در افزایش استحکام در اثر ریزدانه شدن و افزایش درصد طول دراثر کاهش چگالی نابه جایی ها، ایجاد خواهد کرد. همچنین نتایج بررسی های صورت گرفته نشان داد که مقاومت به خستگی تیتانیوم خالص پس از فرآیند RS ، بستگی به جهت بار اعمال شده دارد. نهایتاً با بررسی های صورت گرفته بر روی خواص تیتانیوم خالص، پس از قرار گرفتن تحت فرآیند RS، مشخص گردید که کاهش اندازۀ دانه سبب افزایش قابل ملاحظۀ استحکام تسلیم و شکست می گردد. در عین حال اگر عملیات آنیل پس ار فرآیند RS صورت گیرد، چگالی نابه جایی ها کاهش یافته که موجب افزایش در ازدیاد طول (داکتیلیتی) می گردد. | ## جمع‌بندی | در یک جمع بندی کلی می توان گفت، خواص مکانیکی و خستگی تیتانیوم خالص پس از فرآیند RS بسیار شبیه به رفتارهای آلیاژTi-6Al-4V شده که نشان دهندۀ پتانسیل بالای آن در به کارگیری در کاربردهای صنعتی است.