دانلود تحقیق بینی حالت تعادل برای یک آلیاژ 40 ص

دانلود تحقیق بینی حالت تعادل برای یک آلیاژ 40 ص دانلود بینی حالت تعادل برای یک آلیاژ 40 ص تحقیق بینی حالت تعادل برای یک آلیاژ 40 ص مقاله بینی حالت تعادل برای یک آلیاژ 40 ص بینی حالت تعادل برای یک آلیاژ 40 ص

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	zip
حجم فایل	903 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	40

فرمت فایل : ورد 

قسمتی از محتوی فایل

تعداد صفحات : 40 صفحه

مقدمه : اساسی ترین کاربرد ترمودینامیک در متالوژی فیزیکی پیش بینی حالت تعادل برای یک آلیاژ است .
در بررسی های مربوط به دگرگونی های فازی ما همیشه با تغییر سیستم به سمت تعادل روبه رو هستیم.
بنابراین ترمودینامیک به صورت یک ابزار بسیار سودمند می تواند عمل کند.
باید توجه داشت که ترمودینامیک به تنهایی نمی تواند سرعت رسیدن به حالت تعادل را تعیین کند .
1-تعادل : یک فاز به عنوان بخشی از یک سیستم تعریف می شود که دارای خصوصیات و ترکیب شیمیایی یکنواخت و همگنی بوده و از نظر فیزیکی از دیگر بخشهای سیستم جداشدنی است .
اجزای تشکیل دهنده یک سیستم خاص عناصر مختلف یا ترکیب های شیمیایی است که سیستم را بوجود می آورد و ترکیب شیمیایی یک فاز یا یک سیستم را می توان با مشخص کردن مقدار نسبی هر جزء تشکیل دهنده تعیین کرد .
به طور کلی دلیل رخداد یک دگرگونی این است که حالت اولیه یک آلیاژ نسبت به حالت نهایی ناپایدارتر است اما پایداری یک فاز چگونه تعیین می شود ؟
این پرسش به وسیله ترمودینامیک پاسخ داده می شود .
برای دگرگونی هایی که در دما و فشار ثابت رخ می دهد پایداری نسبی یک سیستم از انرژی آزاد گیبس G آن سیستم مشخص می شود .
انرژی آزاد گیبس یک سیستم به صورت زیر تعریف می شود : ( 1-1 ) G=H-TS که H آنتالپی T دمای مطلق و S آنتروپی سیستم است .
آنتالپی میزان گنجایش حرارتی سیستم مورد نظر است و به وسیله رابطه زیر بیان می شود.
( 2-1 ) H=E+PV که E انرژی درونی سیستم P فشار و V حجم سیستم است .
انرژی درونی مجموع انرژی های پتانسیل و جنبشی اتم های درون یک سیستم است.
در جامدات انرژی جنبشی تنها ناشی از حرکت ارتعاشی اتم ها است در حالی که در مایعات و گاز ها انرژی جنبشی افزون بر حرکت ارتعاشی اتم ها انرژی انتقالی و انرژی دورانی اتم ها و مولکول ها و گاز ها انرژی جنبشی افزون بر حرکت ارتعاشی اتم ها انرژی انتقالی و انرژی دورانی اتم ها و مولکول های داخل یک مایع یا گاز را نیز در برمیگیرد .
انرژی پتانسیل نیز بر اثر اندرکنش ها یا پیوند بین اتم های درون یک سیستم به وجود می آید .
هنگامی که یک دگرگونی یا واکنش رخ می دهد حرارت جذب شده یا حرارت آزاد شده به تغییرات در انرژی درونی سیستم ارتباط پیدا می کند اما تغییرات حرارت تابعی از تغییر حجم سیستم نیز بوده و عبارت PV نمایانگر این موضوع است بنابراین در فشار ثابت تغییرات H نشانگر حرارت جذب شده یا آزاد شده است.
هنگامی که یک فاز متراکم (جامد یا مایع) را بررسی می کنیم و عبارت PV در مقایسه با E مقدار بسیار کوچکی است که آن را نادیده می گیرند و
.
عبارت دیگری که در رابطه مربوط به G پدیدار می شود آنتروپی ( S ) بوده که بیانگر میزان بی نظمی سیستم است .
هنگامی یک سیستم را در ( حالت ) تعادل می دانند که در پایدارترین حالت خود قرار گرفته باشد یعنی با گذشت زمان هیچ تغییری در سیستم ایجاد نشود .
یک نتیجه مهم از قوانین ترمودینامیک کلاسیک این است که در دما و فشار ثابت یک سیستم بسته ( یعنی سیستمی که جرم و ترکیب شیمیایی آ

دانلود تحقیق آلیاژهای حافظه دار 24 ص

دانلود تحقیق آلیاژهای حافظه دار 24 ص دانلود آلیاژهای حافظه دار 24 ص تحقیق آلیاژهای حافظه دار 24 ص مقاله آلیاژهای حافظه دار 24 ص آلیاژهای حافظه دار 24 ص

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	zip
حجم فایل	28 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	25

فرمت فایل : ورد 

قسمتی از محتوی فایل

تعداد صفحات : 25 صفحه

دانشگاه آزاد اسلامی – واحد علوم و تحقیقات دانشکده مهندسی پزشکی سمینار درس فلزات در پزشکی موضوع: آلیاژهای حافظه دار استاد:

بیومتریال‏ها بیومتریال یک ماده مصنوعی است که برای جایگزین سازی یا تعویض بخش از بدن انسان یا موجود زنده یا به منظور کارکردن در تماس نزدیک با بافت زنده استفاده می شود.
بیومتریال باید در بدن خنثی باشد.
بیومتریال ها برای التیام اعضاء و اصلاح کاربری و عمل آنها و همچنین اصلاح ناهنجاری‏ها یا وضعیت غیر طبیعی به کار می رود.
یک نوع تقسیم بندی مواد بر حسب جنس آنها می باشد که به گروههای فلزی، پلیمری، سرامیکی و مواد مرکب (Composites) دسته بندی می شود.
مواد فلزی از نظر اهمیتی که در صنعت دارد به دو گروه فلزات آهنی و آلیاژهای آن و فلزات غیر آهنی و آلیاژهای آن تقسیم می شود.
مواد فلزی عمدتاً هادی (رسانای) خوبی برای حرارت و الکتریسته هستند اغلب فلزات در درجه حرارت های معمولی محیط شکل پذیر بوده و درمقابل واکنش‏های شیمیایی پایداری بسیار بالایی ندارد.
فلزات در شرایط معمولی دارای ساختار کریستالی اند.
فلزات به صورت خالص به ندرت به کار می روند واغلب از آلیاژهای آنها در صنعت استفاده می شود.
(1) بیومتریالهای فلزی در کاربردهای ارتوپدی Metallic Biomaterials In Orthopaedic Application اولین فلز به کاررفته دربدن انسان فولاد و انادیم دارشرمن بود که برای ساخت صفحه‏ها و پیچ‏های شکسته بندی استخوان به کار رفت.
و سپس فولاد ضد زنگ L316 و آلیاژهای کبالت- کروم به کاررفتند زیرا مقاومت خوب خوردگی و عمر خستگی مناسب و همچنین سختی، سفتی و استحکام مورد قبول داشت.
فلزات نباید دارای خاصیت سمی بودن و متاسیون زائی یا سرطان زایی در داخل بدن باشند.
آلیاژهای حافظه دار Shape Memory Alloys حافظه داری یعنی نگاه داشتن یکسری اطلاعات و بازگو کردن این اطلاعات در مواقع ضروری، که این اطلاعات همیشه محفوظ است و از بین نخواهد رفت.
منظور از حافظه داری فلز این است که فلز یک حالتی را حفظ می کند و این حالت را همیشه درخود نگهداری کرده و به همراه دارد و اگر در اثر نیرویی تغییر شکل یابد با دیدن حرارت، دوباره به حالت اولیه باز می گردد، که حرارت رکن اساسی است.
اثر حافظه داری در سال 1938 توسط آلدن گرنینجر و گ.
موردیان در دانشگاه های هاروارد و MIT مشاهده شده و آنها ثابت کردند که با تغییر درجه حرارت، فاز مارتنزیتی در نمونه برنجی، شکل گرفته و یا ناپدید می شود.
فلزات آهن –پلاتین، آهن – نیکل، نیکل- آلومینیوم و فولاد ضد زنگ و نیکل – تیتانیم دارای این اثر هستند.
دانش هوانبردی، مکانیک، الکترونیک، مهندسی پزشکی و مهندسی بیولوژیکی از جمله علوم در ارتباط با این آلیاژها می باشند.
آلیاژهای حافظه دار به صورت یک طرفه Oneway و دو طرفه (Two Way) ساخته می شوند.
در ارتوپدی از فلزات یک طرفه استفاده می شود زیرا برگشت پذیری احتیاج نیست.
به عنوان مثال اگر آلیاژی با طول L0 موجود باشد و با کاهش درجه حرارت، طول آن به L رسانده شود.
با افزایش درجه حرارت آلیاژ به شکل و اندازه اولیه خود (L0) می گردد.
حال اگر با کاهش مجدد درجه حرارت، طول آن تغییر نکند، آن

دانلود معرفی و طبقه بندی فولادهای میکروآلیاژی

دانلود معرفی و طبقه بندی فولادهای میکروآلیاژی فولادهای میکروآلیاژی ، ترمومکانیکال،‌ آهنگری

دسته بندی	مواد و متالوژی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	68 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	176

چکیده

فولادهای میکروآلیاژی به عنوان خانواده‌ای از فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا هستند تولید فولادهای میکروآلیاژی یکی از مهمترین پیشرفت های متالورژیکی چند دهه اخیر بوده است ، این فولادها به خاطر داشتن ترکیب عالی از خواصی همچون استحکام بالا ، چقرمگی مطلوب ، انعطاف پذیری و قابلیت جوشکاری مناسب ،‌از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند مقادیر بسیار جزئی از عناصر میکروآلیاژی می توانند تأثیر به سزایی بر خواص نهایی فولاد داشته باشند .

از آنجایی که این فولادها هنوز در دست تحقیق می باشند و همچنین از آنجائیکه یکی از روش های بهبود خواص در فولادهای میکروآلیاژی فرآیندهای ترمومکانیکی (‌از قبیل Hot  rolling  Forgingو...) می باشند لذا در این پروژه هدف ، بررسی این فرآیند ها و همچنین معرفی و طبقه‌بندی فولادهای میکروآلیاژی می باشد .

کلید واژه : فولادهای میکروآلیاژی ، ترمومکانیکال،‌ آهنگری

فهرست مطالب

عنوان                                               صفحه

فصل اول مقدمه ........................ 1

فصل دوم :‌مروری بر منابع .............. 4

1-2- فولادهای کم آلیاژ و دارای استحکام بالا   5

1-1-2- طبقه بندی فولادهای کم آلیاژ دارای استحکام بالا 6

2-1-2- اثرات افزودنی های میکروآلیاژ کننده    8

3-1-2- انواع گوناگون فولادهای فریت – پرلیت میکروآلیاژ شده .................................. 8

4-1-2- اثرات عناصر میکروآلیاژی روی مشخصه های به عمل آوری ................................. 18

5-1-2- به عمل آوری فولادهای پتک کاری میکروآلیاژ شده 19

6-1-2- کنترل خصوصیات ............... 19

7-1-2-اثرات عناصر میکروآلیاژی شده روی پتک کاری   20

2-2- مهندسی محصولات آهنگری فولادهای ساختمانی میکروآلیاژی 22

3-2- تبلور مجدد استاتیکی فولاد آستنیت تغییر شکل یافته و رسوب سینتیک القا شده در فولادهای میکروآلیاژی وانادیوم   35

1-3-2- تبلور مجدد استاتیکی ......... 37

2-3-2- نمودارهای دما و زمان رسوب PTT 48

3-3-2- مقایسه ی بین T_nr , SRCT  ....... 51

4-2- ریز ساختار و ویژگی های فولاد کم آلیاژ مقاوم به دما 54

1-4-2- ترکیب شیمیایی .............. 58

2-4-2-پردازش و عمل آوری ترمو مکانیکی 59

3-4-2- ریز ساختار ................. 62

4-4-2- تنش تسلیم دمای فزاینده ..... 63

5-4-2- سختی ضربه ای ............... 65

6-4-2- مقاومت به دما............... 66

5-2- فرآیند ترمو مکانیکی و ریز ساختار فولاد میکرو آلیاژی و محصولات میله ای سیمی.................... 68

 1-5-2- میکروساختار و خواص آن ...... 72

2-5-2- پیشرفت های بعدی ............. 76

6-2- بهبود استحکام ضربه و خواص کششی در فولاد میکروآلیاژی آهنگری گرم وانادیوم – نیوبیوم از طریق کنترل میکروساختار 77

1-6-2- خواص مکانیکی ................ 80

2-6-2- میکروساختار ................. 85

3-6-2- میکروساختار ................. 90

4-6-2- خواص مکانیکی ................ 93

فصل سوم:نتیجه گیری و پیشنهادات........ 95

نتیجه گیری ............................ 96

پیشنهادات............................. 98

مراجع ................................ 99 

دانلود مقاله بررسی آلیاژهای نانوکریستال AL+TI

مقاله بررسی آلیاژهای نانوکریستال AL+TI مقاله بررسی آلیاژهای نانوکریستال ALTI در 25 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	مواد و متالوژی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	24 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	25

مقاله بررسی آلیاژهای نانوکریستال AL+TI  در 25 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه :

آلیاژهای آلومینیوم جزء مواد پرکاربرد درصنایع هوافضا و اتومبیل می باشند . زیرا این آلیاژها دارای خواص خوبی مانند مقاومت به خوردگی ، شکل پذیری و خواص مکانیکی خوب هستند ولی آلیاژهای آلومینیوم تجاری در دمای بالاتراز 200-300?C  بطورمحسوسی استحکامشان را از دست می دهند و درکاربردهای ساختمانی ناپایدار و غیرقابل استفاده می شوند که این دما به ترکیب و ساختار آلیاژ بستگی دارد . تحقیقات گسترده در مورد کاربردهای آلیاژهای آلومینیوم بواسطه استحکام دهی بالای آنها در دمای 600?C  توسعه پیدا کرده است .[27]

آلیاژسازی مکانیکی (Mechanical Allay)  MA آلیاژهای Al-Ti انتخاب خوبی برای اکثر کاربردها هستند زیرا بعلت وجود ذرات ریز Al-Ti و اکسیدها و بیدها مقاومت خوبی را در دماهای بالاتر از 600?C   نشان می دهد . استحکام در دمای بالا همراه با چگالی کم ، آلیاژهای Al-Ti را قابل رقابت با موادی مانند تیتانیم و آلیاژهای پایه نیکل می کند . ولی انعطاف پذیری کم در دمای اتاق باعث شده استفاده عمومی از آنها محدود شود [28,29]  ساختار نانوکریستال می تواند تنها دلیل افزایش همزمان سختی و انعطاف پذیری (ductility)  باشد .

برای افزایش انعطاف پذیری (duetility)  به خوبی استحکام در دمای اتاق برای آلیاژ Al-Ti ما می توانیم ار روش آلیاژسازی مکانیکی برای تهیه ساختار نانوکریستال استفاده کنیم زیرا در این روش اندازه ذرات پودر درحد نانومتر کاهش می یابد .

مواد نانوکریستال بعنوان یکی از پربهره ترین مواد در دهه اخیر مطرح شده اند به سبب اینکه آنها خواص مفید و بالقوه ای برای کاربردهای مختلف دارند که وابسته به اندازه بی نهایت ریزدانه ها است [30,32] و مواد بصورت پودر زمانی می توانند یک ماده با ساختار نانوکریستال با سودهی مناسب را تولید کنند . که سایز ذرات آنها در حد نانومتر باشد [33] .

در آزمایشات گذشته [34] پودر نانوکریستال آلیاژ Al-Ti بطور موفقیت آمیزی بوسیله آسیاب گلوله ای واکنش دار(RBM)  (Reactive ball Milling) در اتمسفر هیدروژن ترکیب شده بود و یک نوع ساختار نانومتری که شامل Al با اندازه ای درحد نانومتر و همچنین ذرات نانومتری TiH2 را به بوجود آورده بود . در ابتدا آسیاب کردن ، TiH2 تشکیل شده و زمان تشکیل ساختار را 1 تا 3 ساعت کمتر کرده است [35].

1- جزئیات آزمایشات

1-1 آسیاب گلوله ای واکنشی و مشخصات پودر آسیاب شده .

پودر آلومینیوم خالص (99.5% , - 325mesh  خلوص) و تیتانیم (99.9% , - 325mesh خلوص) با ترکیب شیمیایی Al-5% at Ti باهم ترکیب می شوند . RBM یک آسیاب گلوله ای بزرگ با انرژی زیاد است و دارای ظرفیت 7.81  تحت اتمسفر هیدروژن     می باشد شرایط آسیاب کردن بوسیله اثری که بر روی ساختار نانوکریستال آلیاژ Al-Ti  دارد تعیین می شود [8] زمان آسیاب کردن و سرعت آسیاب کردن بترتیب 30 ساعت و 250 rpm می باشد وزن نهایی پودر 200gr و نسبت گلوله های آسیاب به پودر 65:1.2wt%?  می باشد عامل کنترل کننده فرآیند استریک اسید (CH3 (CH2)16 COOH) می باشد که اضافه می شود . قبل از شارژ کردن محفظه آسیاب با گاز هیدروژن ، محفظه باید بوسیله Rotary Pump خلاء بشود ( درحدود 10-3 torr ) . [36]

پودرهای آسیاب شده بعد از طی مرحله آسیاب به 200 mesh  می رسند بعد از طی این مراحل آزمایشاتی بوسیله TEM , SEM , XRD بر روی پودر انجام شد و مشاهده شد اندازه دانه ها که بوسیله TEM اندازه گیری شده بود با داده های تئوری از XRD مطابقت داشت . دمای تجزیه TiH2 و تشکیل Al­3 Ti  بوسیله نمودار DSC در نرخ حرارت دهی 10-3k/s  و درحضور اتمسفر آرگون محاسبه شدند . بعد از عملیات حرارتی تغییرات ریزساختار و اندازه دانه با نتایج بدست آمده از TEM , XRD اختلاف داشت . [26]

(Con soli dation Temp)  دمای ترکیب شدن : به دمای گفته می شود که در آن دما همه TiH2 تجزیه شده و Al3Ti تشکیل می شود . [26]

آنالیز حرارتی در این آزمایش شبیه به آزمایش قبلی [8] که بروی پودری با ترکیب           Al-10 wt/Ti که بمدت 50 ساعت در اتمسفر RBM,H2 شده بود است بنابراین دمای واکنش برای این آزمایش 40-50?C  کمتر از آزمایش قبلی است. و ریزساختار پودر آسیاب شده در این آزمایش ریزتر از آزمایش قبلی بود . در این مورد آنالیز حرارتی پودری با ترکیب Al-10wt% Ti که در اتمسفر آرگون آلیاژسازی مکانیکی شده است نشان می دهد که AL3Ti بین دمای 260-320?C  تشکیل شده است [37] اما این یک آزمایش است زیرا Al3Ti قبل از آنکه TiH2 تجزیه شود تشکیل نشده بود . تشکیل Al3Ti با تأخیر تا دمای 480?C  انجام می شود که بعنوان دمای معمولی ترکیب برای آلیاژسازی مکانیکی آلیاژهای پودر Al-Ti مطرح است . تأخیر در تشکیل Al3Ti        می تواند از رشد دانه های Al3Ti در حین عملیات حرارتی و گاززدائی قبل از اکستروژن گرم بواسطه زمان کم حرارت دهی جلوگیری کند . شکل 13 عسکهای TEM مربوط به پودری با ترکیب Al-5 at%Ti که در RBM بمدت 30 ساعت آسیاب شده و سپس بمدت 20دقیقه در دمای 500?C  عملیات حرارتی شده است را نشان می دهد . سطح عکس  نشان دهنده مدل SAD فازهای Al-Ti ,Al و Al2O3 را بدون TiH2 را نشان می دهد اندازه دانه ها نیز در حدود 20nm نگه داشته می شود . برطبق آنالیز DSC دمای مناسب برای ترکیب 500?C است . [26]   برای آزمایش ، 4  قطعه برای شرایط متفاوت اکستروژن آماده شده بود . شرایط اکستروژن گرم و مشخصات قطعات اکسترود شده در جدول 2 بیان شده است . فشردگی نسبی همه قطعات99%  و بیشتر است . شکل 1+4 عکسهای TEM مربوط به ریزساختار قطعه اکسترود شده را نشان می دهد . قطعه اکسترود شده عمدتا شامل ذرات Al3,Ti,Al که تقریبا سایزی حدود 50nm تا 100nm دارند که وابسته به شرایط اکستروژن است و تصویر TEM آنها در شکلهای 4(c),4(a)  نشان داده شده است . ریزساختار قطعه اکسترود شده ترکیبی از Al3Ti,Al که بصورت پودر است اندازه دانه هم در فرآیند گاز زدائی و هم در فرآیند عملیات حرارتی قبل از اکستروژن با کم کردن دما و کوتاه کردن زمان فرآیند افزایش می یابد. [26]  اندازه دانه نمونه 4  کمتر از 50nm می باشد این یکی از ریزترین اندازه دانه ها در آلیاژهای Al-Ti است اندازه دانه نمونه های آسیاب شده در RBM تحت H2 که اکستروژن گرم شده اند نسبت به قطعاتی که به روشی آلیاژسازی مکانیکی تحت Ar تهیه شده و سپس اکستروژن گرم شده (که اندازه ای حدود 150-40nm دارند شکل 4(d)) خیلی ریزترند .

Al4c3 , Al2o3 بوسیله واکنشهای بین C , O , AL در فرآیندی که عامل کنترل کننده واکنش نیز حضور دارد ایجاد می شود که بصورت ذرات پراکنده وجود دارند . اکسیدهایی که درشکل 4(e) مشخص است به شکل دایره ای با قطر 10nm هستند که در داخل دانه ها مشاهده می شود . کاربیدها همانطور که درشکل 4(f) مشاهده می شود به صورت استوانه ای هستند که معمولا در مرز دانه ها قرار می گیرد .با اینکه Al4c3 , AL2O3 بطور یکنواخت در درون شبکه پراکنده نمی باشند ولی آنها می توانند استحکام اولیه بیشتری در مقایسه با Al3Ti ایجاد کنند زیرا آنها خیلی ریزترند . نتایج تست سختی و ریزسختی (micro hardness) در جدول 2 بیان شده است هم سختی و هم ریزسختی با کاهش اندازه دانه افزایش می یابد . [26] درمورد قطعه شماره 4 اندازه دانه کمتر از 50nm است که بطور فوق العاده ای در مقایسه با دیگر نمونه ها تفاوت دارد این قطعه در قوطی Cu (can) ساخته شده که تأثیر این نوع قوطی (can) درخواص قطعات اکسترود شده بطور واضح مشخص نیست . به همین خاطر جزئیات قطعه شماره 4   در  ادامه نیامده است در آزمایشات [38] نشان داده شده بود که ریزسختی (micro hardness) آلیاژ Al-8at% Ti که به روش آلیاژسازی مکانیکی تحت اتمسفر Ar تولید شده و سپس اکسترود شده 160Hv بوده است و همچنین آلیاژی با ترکیب             Al-5at% Ti که پودر آن در RBM آسیاب شده و سپس اکسترود شده است 197.5-231.7Hv می باشد و بنابراین حدود 23-45% بالاتر از قطعه ای است که بروش آلیاژسازی مکانیکی (MA)  تهیه شده است و این بدین خاطراست که ریزساختار Al همانند AL3Ti  درقطعه آسیاب شده در RBM و اکسترود شده نیز درحد نانومتر است .

دانلود مقاله بررسی اکستروژن آلیاژها

مقاله بررسی اکستروژن آلیاژها مقاله بررسی اکستروژن آلیاژها در 12 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	19 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	12

مقاله بررسی اکستروژن آلیاژها در 12 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه :

اکستروژن جزء فرآیندهای شکل دهی است که درمقایسه با دیگر فرآیندهای شکل دهی ماند فورجینگ از عمر کمتری برخوردار است . الکساندر دیک (Alexander Dick) با بکارگیری فولادهای ابزار که می توانند در دماهای کاری بالا مقاومت خوبی از خود نشان دهند راه را برای اکستروژن آلیاژها باز کرد و اساس اکستروژن مدرن را بنا نهاد . کارهای اولیه در اکستروژن پودر فلزات مربوط به اواخر دهه 1950 است که به کمک آن توانستند قطعات بریلیمی مورد استفاده در نیروگاههای هسته ای با داکتیلیته کنترل شده تولید نمایند [1] . اکستروژن پودرهای آلیاژسازی مکانیکی شده برای اولین بار توسط بنجامین (Benjamin) گزارش شده است . وی سوپرآلیاژ پایه نیکل تقویت شده با اکسیدیتریم را از این طریق تولید نموده است . در کشور سوئد نیز با استفاده از اکستروژن گرم پودر فولاد زنگ نزن تیوبهای بدون درز تولید گردید [2] . درطول دو دهه اخیر توجه زیادی به توسعه مواد پراکنده سخت شده حاوی اکسید یا کاربید در آلومینیم که برای استفاده در دمای بالا مناسبند شده است [3] . با پیشرفتهای بدست آمده آلیاژهای آلومینیوم به خصوص Al-Ti جایگزین مناسبی برای آلیاژهای پایه Ni , Ti هستند [4,5] .

 

دو مکانیزم اصلی برای اکستروژن وجود دارد : مستقیم و معکوس شکل1  در اکستروژن مستقیم ، سنبه قطعه کار را فشار می دهد و با عبور قطعه کار از قالب، سطح مقطع آن کاهش می یابد . در اکستروژن معکوس قطعه کار نسبت به مخزن اکستروژن ثابت می ماند و اصطکاکی بین قطعه کار و محفظه اکستروژن وجود ندارد . از هردو روش می توان برای اکستروژن پودر فلزات استفاده کرد . اکستروژن پودر روشی برای تولید مقاطعی است که از سایر روشها نمی توان بدست آورد . ساخت لوله های بی درز ، سیمها و مقاطع پیچیده با اکستروژن پودر معمول است . اکستروژن پودر یک فرایند پرهزینه است اما همگن بودن محصول و یکسان بودن فرایند برای ساخت محصول در بسیاری موارد آن را یک شیوه مطلوب تولید نموده است . اکستروژن پودر می تواند موجب بهبود خواص مکانیکی آلیاژها در مقایسه با محصولات با ترکیب مشابه که با سایر روشها بدست آمده اند گردد . به عنوان مثال این امر درتولید آلیاژهای Al-Si-X دیده شده است . [6] . البته اکستروژن پودر می تواند بعنوان مرحله اولیه تولید قطعه درنظر گرفته شود و بعد از این مرحله روی قطعات ، دیگر فرآیندهای شکل دهی اعمال گردد . مثلا در یکی از تحقیقات انجام شده کامپیوزیت Al6061 تقویت شده با SiC را با اکستروژن پودر تهیه کردند و بعد به وسیله نورد آن را به شکل موردنظر در آورند و با انجام عملیات حرارتی مختلف خواص محصول را بررسی نمودند [7] .

یکی از آلیاژهایی که اخیرا به کمک متالوژی پودر تهیه می شوند و به شدت موردتوجه می باشند آلیاژها زمینه آلومینیومی هستند . البته دیگر فلزات مانند فولادهای ابزاری ، سوپر آلیاژها ، تیتانیوم ، مس ، … و آلیاژهای آنها نیز با این روش شکل داده می شوند که در ابزارسازی و هوا فضا قابل استفاده است .

تغییرشکل برشی همراه با فشار منجر به شکست لایه های اکسیدی وسایر فیلم روی سطح ذرات شده و موجب پیوندهای مناسب بین ذرات خواهد شد . بدین دلیل اکستروژن پودرهای آلومینیوم که دارای لایه های اکسیدی زیادی است یک کار مفیدی است . تحقیقات روی مواد با خواص بهبود یافته و قابل استفاده در دماهای بالا یکی دیگر از توانایی های اکستروژن پودر محسوب می شود . سیستم های فلزی همراه با فازهای پراکنده غیرفلزی شامل اکسیدها و کاربیدها و نیتریدها و یا فازهای بین فلزی از آن جمله اند . از اکستروژن پودر می توان برای تولید ماکروکامپوزیت ها و میکورکامپوزیت ها استفاده نمود جزء تقویت کننده هم می تواند حین فرآیند و توسط واکنش های متالوژیکی بوجود آید و یا اینکه به عنوان یک جزء جداگانه به مخلوط پودر اضافه شود . کامپوزیت های تقویت شده با ذرات خاص به علت استحکام ، مدول ویژه بالا ، مقاومت به سایش بهتر و پایداری حرارتی انگیزه زیادی برای توسعه و ساخت دارند . آنها را می توان از طریق ریخته گری یا متالوژی پودر تهیه نمود . روش ریخته گری یک روش ساخت نسبتا کم هزینه است اما در عین حال در این روش بین زمینه فلزی و عامل تقویت کننده واکنش دیده می شود که تا حد زیادی خواص کامپوزیت را تحت تأثیر خود قرار می دهد . استفاده از متالوژی پودر اگر چه پرهزینه تر است ولی بهبود دهنده خواص مکانیکی است [8] . علاوه بر کامپوزیت ها همراه با خواص خوب و کاربردهایشان یکدسته دیگر از موادی که می توانند تحت اکستروژن پودر قرارگیرند آلیاژهای بین فلزی اند . در گروه آلیاژهای زمینه آلومینیوم مهمترین آنها ، آلیاژ Al-Ti که به دلیل ویژگیهای خاصی که دارد به شدت موردتوجه است . درقسمتهای بعدی در این مورد بیشتر صحبت خواهد شد .

مزایای استفاده از قوطی در روش سوم :

- جداسازی ماده اصلی از اتمسفر و مواد روانکار .

- جداسازی موادسمی مثل بریلیم و اورانیوم برای حمل و نقل ایمن .

- کپسوله کردن پودرهای کروی و سایر پودرهایی که فشرده کردن آنها برای به شکل بیلت در آوردن مشکل است .

- بهبود حرکت و سیلان فلز برای عبور از فصل مشترک قالب با انتخاب صحیح ماده قوطی .

- جداسازی مواد اصلی از قالب اکستروژن و ناحیه برشی شدید که برای مواد با انعطاف پذیری کم حائظ اهمیت است .

در ابتدا فشار بصورت خطی با حرکت نسبه افزایش می یابد تا بیلت کاملا مخزن اکستروژن را پر کند . به محض اینکه قطعه کاملا شروع به سیلان از داخل قالب نمود فشار به ماکزیمم خود می رسد که به عنوان فشار عبور از قالب (break trough) شناخته می شود . در اکستروژن معکوس با جلو رفتن سنبه فشار اکستروژن به یک حالت پایدار می رسد . در اکستروژن مستقیم فشار به طور پیوست کاهش می یابد که بعلت کاهش اصطحکاک بین بیلت و مخزن اکستروژن بدلیل کاهش سطح تماس بین آنهاست . ثابت بودن فشار در اکستروژن معکوس به این دلیل است که هیچ حرکت نسبی و درنتیجه هیچ اصطحکاکی بین بیلت و مخزن اکستروژن وجود ندارد . افزایش ناگهانی فشار پایانی نیز به علت مقاومت فرآینده سیلان بیلت باقیمانده و شروع مرحله دوم اکستروژن است . این تأثیر ممکن است بوسیله جا ماندن موادمصرفی بین بیلت و سنبه که تمیز شدن قالب بوسیله بیلت را ناشی می شود ایجاد شود .

فشار اکستروژن تابعی از تنش تسلیم ماده ، دما ، اصطحکاک ، نرخ کرنش و تغییر شکل است .