تغییرشکل مومسان شدید

**تغییرشکل مومسان شدید**  یکی از روش‌های تولید مواد نانوساختار است. در این روش زیر ساختار مواد را با ایجاد تغییر شکل پلاستیک شدید تغییر داده و دانه‌های بزرگتر را به دانه‌های ریزتر تبدیل می‌کنند. به علت شکل‌پذیری پایین مواد غیرفلزی، تولید مواد نانوساختار فلزی به این روش مرسوم‌تر است.فرایندهای تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) یک اصطلاح عمومی برای توصیف گروهی از روش‌های کار بر روی مواد که به‌طور معمول کرنش‌های بسیار بزرگی را در قطعات کار (با ایجاد یک تنش هیدرو استاتیک بالا و تنش برشی زیاد) به وجود می‌آورند که این کرنش بالا چگالی عیوب (عموماً نابجایی‌ها و جای خالی‌ها) را افزایش می‌دهد و این باعث ایجاد ساختارd۳-۱۰۲ به وجود می‌آورند و یک سطح نانو ساختار(NC) تا ضخامت حدود ۵۰ میکرومتر می‌توان ایجاد شود این فرایند شبیه ساچمه زنی می‌باشد اما انرژی جنبشی گلوله‌ها در SMAT بسیار بیشتر است.

### فرایند UNSM
اصلاح سطح نانو ساختار التراسونیک (UNSM) روشی است که اخیراً برای اصلاح سطح توسعه یافته‌است. در این روش نه تنها بار استاتیکی بلکه بار دینامیکی هم اعمال می‌شود. این فرایند با ۲۰ هزار یا بیشتر از ۲۰ هزار ضربه در ثانیه و با توجه به اندازه گلوله‌ها در حدود هزار تا ۲۰ هزار ضربه در میلی‌متر مربع انجام شود. ضربات گلوله‌ها یک فورج سرد به وجود می‌آورند که یک فرایند SPD که با ریز کردن دانه‌های درشت تا مقیاس نانو سطوحی با ساختار NC ارائه می‌دهند. این فرایند بدون هیچ تغییر در خواص شیمیایی مواد یک استحکام بالا و داکتیلیتی بالا ایجاد می‌کند این روش نه تنها خواص فیزیکی و سایشی را در مواد بهبود می‌بخشد بلکه یک سطح راه راه با فرورفتگی‌های گوناگون که این خود در بعضی موارد مفید می‌باشد ایجاد می‌کند.

## کاربردها
تحقیق‌های زیادی در SPD برای ریزدانه کردن مواد صورت گرفته‌است که این ریز شدن دانه‌ها با توجه به رابطه Hall-Petch استحکام بالایی در قطعه کار ایجاد می‌کند. اندازه دانه‌ای که در فرایندهای مرسوم صنعتی بر روی فلزات به وجود می‌آید در رنج ۱۰۰–۱۰ میکرومتر می‌باشد کاهش اندازه دانه‌ها تا ۱۰–۱ میکرومتر استحکام تسلیم را تا بالاتر از۱۰۰٪ می‌تواند افزایش دهد. روش‌هایی که برای بالک مواد استفاده می‌شود مثل ECAE می‌تواند یک راه نسبتاً ارزان و قابل اعتماد برای تولید مواد با ساختار UFG در مقایسه با روش‌های انجماد سریع مثل چرخ‌های انجماد سریع فراهم کند.
از اثرات دیگر SPD تغییر تکسچر می‌باشد که کاربردهای بالقوه صنعتی مثل تغییر در ضریب لنکفورد (یک پارامتر مهم در کشش عمیق) یا خواص مغناطیسی فولادهای الکتریکی ایجاد می‌کند.
فرایندهایی مانند ECAE و HPT برای استحکام بخشیدن به پودر فلزات و کامپوزیت‌ها بدون استفاده از دماهای بالا استفاده می‌شوند (در صورتی که برای استحکام بخشیدن به پودر فلزات و کامپوزیت‌ها با فرایندهای معمولی مثل کوره‌های ایزو استاتیک و داغ (HIP) نیاز به دمای بالایی می‌باشد) اجازه می‌دهند که خواص مطلوب مثل نانو ساختارها یا ساختار آمورف حفظ شود.
از دیگر کاربردهای تجاری شناخته شده از فرایندهای SPD ساخت اهداف فرایند کندوپاش (Sputtering) و تولید تیتانیم با ساختار UFG برای ایمپلنت‌های پزشکی می‌توان نام برد.

## مکانیزم ریزدانه شدن
حضور یک فشار هیدرواستاتیک بالا در ترکیب با کرنش‌های بزرک برشی برای تولید تولید تراکم بالایی از عیوب ضروری است، نابجایی‌ها می‌توانند باعث ریز شدن قابل توجه دانه‌ها شوند.
ریز شدن دانه‌ها در فرایندهای SPD در چندین مرحله اتفاق می‌افتد:
۱. نابجایی‌هایی که در ابتدا در سراسر دانه‌ها توزیع شده‌اند به شکلی منظم (عملیات بازیابی) برای کاهش انرژی کرنش کل در کنار هم در سلول‌هایی واحد قرار می‌گیرند.
۲. در ادامه تغییر شکل نابجایی‌های بیشتری تولید می‌شود، نابجایی‌ها بین دانه‌ها توسعه می‌یابند و ریزدانه‌ها به وجود می‌آیند.
۳. فرایند در داخل دانه‌ها تا زمانی که دانه‌ها به اندازه کافی کوچک شوند و بتوانند بچرخند ادامه پیدا می‌کند.
۴. تغییر شکل بیشتر باعث می‌شود که مرزدانه‌ها با زاویه‌های بزرگ (high angle) به وجود آیند.

## منابع

* Ruslan Valiev, *Nanostructuring of metals by severe plastic deformation for advanced properties*, Nature Materials 3, 511 - 516 (2004), 

* 
* 

## منابعی برای مطالعه بیشتر

* Michael Zehetbauer, Ruslan Z. Valiev (Ed.), *Nanomaterials by Severe Plastic Deformation*, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005  - 

رده:تغییر شکل
رده:شکل‌دهی فلزات
رده:علم مواد
رده:ویکی‌سازی رباتیک