نورد مقاطع تیتانیوم
نتایج و بحث > ریز ساختار

می‌توان مشاهده کرد که در دماهای پایین، دو رسوب Ti2N وTi2Fe پایدار هستند. اگرچه، در حد آن جزهای حجمی کوچک، تشخیص حضور آن‌ها با میکروسکوپ نوری سخت است. در ۵۰۰ درجهٔ سانتی گراد، آرایش bcc بتا شروع می‌شود و به تنها فاز پایدار در بیشتر از ۱۰۰۰ درجهٔ سانتی گراد تبدیل می‌شود. قابل توجه است که این محاسبات، حالت‌های تعادل را برای نرخ گرم کردن و سرد کردن بسیار آرام نشان می‌دهد. در ECAP و دمای ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد تیتانیوم خالص تجاری تنها از فاز α تشکیل شده‌است در حالی که در دماهای بالاتر WCR، شامل دو فاز پایدار α و β است. هرچند نرخ خنک سازی حین و بعد چرخه‌های WCR، هرگز به ۱۵ درجه سانتی‌گراد بر ثانیه نمی‌رسد، برای همین هیچ باقی مانده‌ای از فازβ مورد انتظار نیست. با توجه به دگرگونی پایدار فازها با افزایش فشار در دمای مورد مطالعهٔ ECAP می‌توان نشان داد که پایداری فاز α در فشارهای بسیار بالا (۱۰۰ گیگا پاسکال) به سرعت نزول می‌کند. اگرچه در فرایند مطالعه شده، فشار هرگز از ۱۰۰۰ مگاپاسکال تجاوز نمی‌کند و پایداری فازها با فشار تغییر نمی‌کند.
تصویر نمونهٔ اولیه در زیر میکروسکوپ نشان دهندهٔ ذرات ضخیم و کشیده شده‌است. میانگین اندازهٔ ذرات در نمونهٔ اولیه برابر ۱۸ میکرون است. میکروساختار نمونه ای که یک بار از ECAP عبور کرده، متشکل ازذرات کوچکتر و هم محورتر است. بازیابی تیتانیوم خالص تجاری از ۷۵۰ درجهٔ سانتی گراد آغاز می‌شود و تبلور در دمای بالاتر از ۹۰۰ درجهٔ سانتی گراد رخ می‌دهد. در نتیجه، به علت تفاوت زیاد بین دمای ECAP و دماهای کارنرمی، افزایش قابل ملاحظه ای در چگالی نابجایی و کارسختی مورد انتظار است. در غیاب سیستم‌های لغزشی در ساختار هگزاگونال به شدت ناهمسانگرد تیتانیوم، فعالیت شدید مکانیزم دوقلویی شدن لازم است تا کرنش‌های شدید ECAP را ایجاد کند. شکل گرفتن نوارهای دوقلویی ورقه‌ای درون دانه‌های درشت و طویل در حین فرایند ECAP روی تیتانیوم خالص تجاری در دمای اتاق، از قبل گزارش شده‌است. مکانیزم تغییر شکل غالب، در دماهای بالا از دوقلویی شدن به نابجایی لغزشی تغییر پیدا می‌کند. افزایش تعداد پاس‌های ECAP تا چهار عدد، باعث به وجود آمدن ساختارهای همگن تر با دانه بندی‌های ریزتر همراه با تشکیل ترک‌های سطحی می‌شود.
میانگین اندازه دانه نمونه، پس از چهار پاس ECAP، کمتر از یک میکرون می‌شود. میکروسکوپ الکترون عبوری از همان نمونه، ذرات ۰٫۲ نانومتر را در سرتاسر میکروساختار آشکار می‌سازد. گسترش چنین میکروساختار ناهمگنی با ترکیبی از مرزدانه‌هایی با زاویه بزرگ و کوچک از قبل گزارش شده بود. در حین پاس‌های متوالی ECAP، تجمع کرنش و جوانه زنی، استحکام ماده را افزایش می‌دهد.
نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپ نشان می‌دهند که WCR، به‌طور چشمگیر و ناگهانی، اندازه دانه ماده اولیه و مادهٔ ECAP شده را افزایش می‌دهند. در نمونهٔ WCR شده که فرایند ECAP روی آن اعمال نشده، مرزهای دوقلویی مشهود هستند. گفته شده‌است که دوقولویی شدن به شدت به اندازهٔ دانه وابسته است. هرچه اندازهٔ دانه بزرگتر باشد، احتمال دوقلویی شدن نیز بیشتر است. به این دلیل است که فعالیت دوقلویی شدن در نمونهٔ WCR شده‌ای که قبل از آن ECAP شده به شدت کمتر است. نمونهٔ WCR شده، پس از چهار پاسECAP نسبت به نمونهٔ WCR شده پس از یک پاس ECAP میکروساختارهمگن تر و دانه بندی ریز تری را گسترش داده‌است. گزارش شده‌است که هرچه کاهش نورد مادهٔ ECAP شده افزایش یابد، ریزدانه‌ها متمایل می‌شوند که در قسمت طولی کشیده شوند و مرزدانه‌هایی با زاویه زیاد را پدیدآورند. در خصوص تکامل بافت در حین WCR، می‌دانیم که ناهمسانگردی بالای ساختار هگزاگونال تیتانیوم، منجر به ایجاد یک جهت‌گیری ترجیهی با صفحهٔ قاعده موازی با جهت نورد می‌شود.