مقاله اثر فرآیند فورج چندجهته روی ریزساختار و خواص مکانیکی نانو کامپوزیت‌های AZ31 تقویت‌شده با نانوذرات SiC

در این پژوهش ۱/۵% حجمی از نانوذرات SiC از طریق روش ریخته‌گری گردابی به آلیاژ منیزیم AZ۳۱ افزوده شد. سپس شمش‌های ریختگی در دمای °C۴۰۰ با نسبت اکستروژن ۳/۷۸ اکسترود شدند. پس از اکستروژن، مواد برای ۲، ۴، ۶ و ۸ عبور در معرض فرآیند فورج چندجهته در دمای °C۳۲۰ قرار گرفتند. به‌منظور ارزیابی خواص مکانیکی مواد اکسترود و MDF شده، از آزمون‌های سنبه برشی (SPT) و میکروسختی ویکرز استفاده شد. نتایج به‌دست‌آمده از این آزمون‌ها نشان دادند که نانوذرات سرامیکی سخت باعث بهبود استحکام برشی و سختی آلیاژ زمینه شده‌اند. مقادیر استحکام برشی تسلیم، استحکام برشی نهایی و سختی آلیاژ اکسترودشده به‌ترتیب MPa۸۶/۷۰، MPa۱۱۹/۴۳ و HV۵۲/۵۵ به دست آمدند، در حالی ‌که در نانوکامپوزیت AZ۳۱/SiCp اکسترودشده این مقادیر به‌ترتیب ۹/۹۱%، ۵/۴۸% و ۱۳/۹۹% افزایش یافتند. همچنین ملاحظه شد که نانوکامپوزیت‌های فرآوری‌شده با فرآیند فورج چندجهته خواص مکانیکی بهتری نسبت به مواد MDF نشده ارایه می‌دهند. نتایج مشخص کردند که پس از دو عبور اول، بهبود قابل توجهی در خواص مکانیکی نانوکامپوزیت پدید آمده است، به‌طوری‌ که استحکام برشی تسلیم، استحکام برشی نهایی و سختی نسبت به حالت اکسترودشده به‌ترتیب ۲۷/۱۲%، ۱۷/۹۵% و ۱۶/۰۳% افزایش یافته‌اند.
خواص مکانیکی طی عبورهای بعدی به‌صورت تناوبی با کاهش و افزایش همراه بودند. مشاهدات ریزساختاری نیز نشان دادند که روند تغییرات متوسط اندازه دانه، طی افزایش عبورهای MDF تناوبی بوده است. پس از عبور دوم دانه‌ها نسبت به حالت اکسترود ریزتر شدند و در دو عبور بعدی اندازه آنها افزایش یافت. از عبور چهارم تا عبور ششم اندازه دانه‌ها کاهش پیدا کرد و کمترین اندازه دانه در این حالت به دست آمد، در حالی‌ که در دو عبور آخر دانه‌ها کمی رشد کردند. با وجود ساختار ریزتر و همگن‌تری که در عبورهای ششم و هشتم ایجاد شد اما بهترین خواص مکانیکی در عبور دوم حاصل شد و این یعنی افزون بر تغییرات ریزساختاری تحولات ایجادشده در بافت ماده طی فرآیند MDF نیز خواص مکانیکی را تحت تاثیر قرار داده است.