منیزیم
نورد منیزیم

آلیاژهای منیزیم به دلیل سبک بودن هر روز با استقبال بیشتری مواجه می‌شوند اما با این وجود فرایندهای تولید آنها به دلیل خصوصیات منیزیم محدود است. فلزات به صورت ورق یکی از اشکال اساسی مورد استفاده در کاربردهای صنعتی هستند. تقریباً همه فلزاتی که برای کاربردهای سازه ای مورد استفاده قرار می‌گیرند به شکل ورق نیز موجود است اما منیزیم به دلیل دارا بودن ساختار هگزاگونال این امر مشکل می‌سازد. ساختار منیزیم مکانیزمهای فعال تغییر شکل این فلز را حداقل در مقایسه با فلزات با ساختار مکعبی محدود می‌سازد؛ بنابراین قابلیت شکل‌گیری و چقرمگی که از الزامات اولیه در فرایندهای شکل‌دهی هستند نیز محدود هستند. امکان تولید ورق‌های منیزیم در دهه‌های قبل نشان داده شده است اما در حال حاضر کاربرد خاصی ندارد مطالعات جدید بر تأثیر پارامترهای فرایندی به خصوص دما بر ممکن بودن فرایندهای سنتی شکل‌دهی تأکید دارد علاوه بر آن به تازگی کشف شده که آلیاژهای حاوی عناصر آلیاژی به خصوص عناصر کمیاب خاکی در هنگام نورد تمایل به نشان دادن خواص ریز ساختاری و به خصوص بافتی مختلفی دارند که تأثیر قابل توجهی در خواص ورق تولیدی دارد.
یکی از موانع اصلی پیش روی استفاده گسترده از ورقهای منیزیم اقتصادی نبودن فرایند تولید آن در مقایسه با روشهای دیگر ساخت از جمله ریخته‌گری دو غلطکه (twin-roll casting) است.
یکی از دلایلی که از ریخته‌گری پیوسته (Direct chill casting) برای تولید ورقهای آلیاژی منیزیم استفاده نمی‌شود این است که در این روش عناصر آلیاژی به مرکز ضخامت ورق پس زده می‌شوند و به همین دلیل خواص ورق را غیر یکنواخت کرده و این فرایند برای تولید ورق‌های آلیاژی مناسب نیست. فرایند تولید ورق‌های منیزیم با ماده اولیه که برای نورد استفاده می‌شود آغاز می‌شود. ماده اولیه نبرد معمولاً اسلب‌ها هستند که با فرایند دی‌سی کستینگ تولید می‌شوند. پیوسته بودن این فرایند به ما این اطمینان را می‌دهد که در طول ریخته‌گری دارای ساختار یکنواختی هستیم. همچنین برای استفاده‌های با تعداد کمتر همانند مقیاسهای آزمایشگاهی از ریخته‌گری با کمک جاذبه (gravity casting) استفاده می‌شود.
قطعات تحت فرایند همگن سازی قرار می‌گیرند و سپس در صورت نیاز با ماشین کاری به اندازه‌های مورد نیاز در می‌آیند. آنیل کردن اگر در دمای مناسب آلیاژ مورد نظر انجام شود تأثیر چندانی در اندازه دانه ندارد و بیشتر به عنوان همگن سازی توزیع عناصر و حل کردن رسوبات فاز ثانویه که ناشی از فرایند ریخته‌گری اولیه برای تولید اسلب‌ها هستند مورد استفاده قرار می‌گیرد. مسئله اصلی در اینجا همگن بودن ریزساختار در اسلب است. دماهایی که اسلب‌ها در آن مورد عملیات آنیلینگ قرار می‌گیرند در جدول منبع که توسط چبی و لهنرت ارائه شده آورده شده است که دمای آنیلینگ با دمای فاز جامد آلیاژ مورد نظر مرتبط است. اسلب فلز سپس از میان دو غلتک که فاصله میان آنها از ضخامت ورق اولیه کمتر است رانده شده و بنابراین تغییر شکل پلاستیک در ماده رخ می‌دهد جدول منبع همچنین شامل تعدادی از دماهای متوسط اعمالی در حین عملیات نورد است که توسط بک در سال ۱۹۳۹ ارائه شده است. برای منیزیم و فلزات دیگر دو نوع فرایند نورد وجود دارد که شامل نورد گرم و نورد سرد است. بدین صورت که اگر دمای فرایند بالاتر از دمای تبلور مجدد آلیاژ مورد نظر باشد به فرایند نورد گرم و اگر دمای فرایند پایین‌تر از دمای تبلور مجدد باشد به آن نورد سرد گفته می‌شود.
رابطه میان پارامترهای فرایندی و خواص ورق
خواص ورق برای مثال خواص مکانیکی آن می‌تواند مرتبط با برنامه نورد اعمالی باشد. دیگر جنبه‌های مهم کیفیت ورق به خصوصیات دیگر ماشین مورد استفاده برای این فرایند بستگی دارد. همگن بودن گیج نهایی و شکل ورق تولیدی مستقیماً با غلتکهای مورد استفاده مرتبط است. همچنین کیفیت سطحی به نوع روانکار مورد استفاده و نحوه روانکاری در طول فرایند نورد بستگی دارد. فرایند گرم در طول نورد ورقهای آلیاژهای منیزیم مستقیماً با تبلور مجدد دینامیک همراه است جایی که خواص ریز ساختاری مرتبط با شکل دهیهای پیشین به راحتی از دست می‌رود. در نتیجه به‌طور معمول مشاهده می‌شود که طیف ریز ساختار قابل دستیابی بعد از این فرایند باریک است. برای مثال اندازه دانه و شدت بافت به‌طور مشخص تغییری نمی‌کند. این مسئله باعث شده که فعالیت‌های پژوهشی محدودی در زمینه تأثیر پارامترهای نورد برخی خواص محصولات مسطح منیزیم در مقایسه با قطعات مکعبی مانند فولاد و ورق‌های آلومینیوم صورت گیرد. کنترل بافت کریستالوگرافی به عنوان کلیدی در تعیین شکل‌پذیری بهبود یافته ورق که برای توسعه تعداد کاربردهای صنعتی بسیار ضروری است معرفی شده است بنابراین مطالعات اخیر در زمینه درک بهتر رابطه میان ریز ساختار اولیه قبل از شروع نورد، دمای نورد، کاهش ضخامت در هر پاس، کاهش کلی ضخامت نبرد و بافت نهایی متمرکز شده است. دمایی که فرایند نورد در آن انجام می‌شود پارامتر تعیین‌کننده است به دلیل اینکه مکانیزمهای مشخص شکل دهی در آلیاژهای منیزیم همانند لغزش نابجایی غیر بیسال درست مانند اتفاق افتادن تبلور مجدد دینامیک با افزایش دما فعال می‌شود و تغییر شکل مورد نظر می‌تواند بدون شکست یا پارگی در ورق انجام شود. در نتیجه تعدادی دیگر از پارامترهای فرایند رامی توان برای تأثیر گذاری در خواص ورق نهایی مسئول دانست. میزان کاهش ضخامت در هر پاس از نورد از آنجایی که نرخ کرنش را همانند مقدار تغییر شکل قبل از بازیابی و تبلور مجدد قطعه تغییر شکل یافته در طول آنیل کردن متوسط تعیین می‌کند بر ریز ساختار و بافت نهایی تأثیر می‌گذارد. افزایش سرعت نبرد منجر به کاهش اندازه دانه متوسط ورقهای منیزیم می‌شود همان‌طور که به وسیلهٔ اسادیقی و همکارانبرای آلیاژ AZ31 نشان داده شده است. علاوه بر پارامترهای فرایند دیگر جنبه‌ها نیز برای دستیابی به خواص مطلوب ورق مهم هستند. از این عوامل می‌توان به روش نورد برای مثال نورد یک جهته یا برعکس کردن جهت ورق بعد از هر پاس نورد یا نورد ضربدری اشاره کرد. به‌طور کلی برای دستیابی به قطعات مورد نظر از جنس منیزیم به دلیل ریز ساختار این فلز تا حد امکان سعی می‌شود از روشهای دیگری غیر از نورد استفاده شود مگر آن که از تولید قطعه به این روش توجیه اقتصادی یا کاربردی داشته باشد.