13747

13747

بررسي اثر نورد سرد و عمليات حرارتي بر كاهش ضخامت و استحكام فصل مشترك كامپوزيت سه لايه قلع/برنج/قلع

كارشناسي ارشد

مواد و متالورژي - شناسايي و انتخاب مواد فلزي

آذرماه 1393

آذرماه 1393

دكتر مرتضي تميزي فر

چكيده در اين تحقيق كامپوزيت‌ لايه‌اي قلع/برنج/قلع با استفاده از فرآيند اتصال نوردي با هشت ضخامت مختلف ساخته شد. ضخامت اوليه تسمه‌هاي برنج و آلياژ قلع براي ساخت كامپوزيت به ترتيب 30/1 و 55/0 ميليمتر در نظر گرفته شد. لايه‌هاي آلياژ قلع-%5/2 آنتيموان به عنوان روكش در دو طرف تسمه برنج قرار داده شد و فرآيند نورد در دماي اتاق و بدون پيش‌گرم كردن تسمه‌ها انجام شد. كامپوزيت‌هاي سه لايه با كاهش ضخامت‌هاي %87-%44 ساخته شدند. مشخص شد كاهش ضخامت آستانه‌اي براي برقراري اتصال به اين روش حدود %40 است. با افزايش كاهش ضخامت بيش از حدود %80، يكنواختي ضخامت لايه‌ها از بين رفت و لايه برنج پس از گلويي شدن دچار شكست شد. ريزساختار برنج در كاهش ضخامت‌هاي مختلف توسط ميكروسكوپي نوري و الكتروني مورد بررسي قرار گرفت. مشاهده شد در كاهش ضخامت كل‌ حدود %70، تشكيل باندهاي برشي در ريزساختار برنج آغاز مي‌شود و اين باندها در كاهش ضخامت بيشتر از %80 يك ريزساختار مارپيچ مانند را ايجاد مي‌كنند. يك منطقه فوق ريزدانه نيز در مجاورت فصل‌مشترك در سمت برنج در تمام كامپوزيت‌ها ايجاد شده است كه به نظر مي‌رسد دليل تشكيل آن، تبلور مجدد ديناميك پيوسته باشد و باندهاي برشي نيز منجر به گسترش اين منطقه ميشوند. عمليات حرارتي در دماي oC180 به مدت 1، 3، 6، 12 و 24 ساعت انجام شد و فصل‌مشترك كامپوزيت قبل و بعد از عمليات حرارتي با استفاده از ميكروسكوپي نوري و الكتروني مورد بررسي قرار گرفت. در بزرگنمايي‌هاي بالا مشاهده شد حتي قبل از عمليات حرارتي نيز يك فاز بين‌فلزي با ضخامت بسيار پايين (كمتر از mµ1) در فصل‌مشترك تشكيل شده است كه در اثر عمليات حرارتي علاوه بر افزايش ضخامت اين فاز، يك فاز بين‌فلزي ديگر نيز در فصل‌مشترك تشكيل شده است. آناليز تجزيه شيميايي از طريق روش تفكيك انرژي پرتو ايكس نشان داد فاز بين‌فلزي اوليه Cu6Sn5 است و فاز بين‌فلزي تشكيل شده در حين آنيل CuZn-ˊβ است. به منظور بررسي استحكام اتصال كامپوزيت، آزمون لايه‌كني طبق استاندارد ASTM-D1876انجام شد و سطوح لايه‌كني شده با استفاده از ميكروسكوپي الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بررسي سطوح لايه‌كني قلع و برنج نشان دادندمكانيزم اتصال، تشكيل قفل‌هاي مكانيكي و اكستروژن قلع در ترك‌هاي سطح كارسخت شده لايه برنج است. در كاهش ضخامت‌هاي پايين (حدود %50-44) مي‌توان آثار تشكيل قفل‌هاي مكانيكي را توسط برجستگي‌هاي فصل‌مشترك مشاهده نمود.اثر سختي اوليه و همچنين عمليات حرارتي نيز بر استحكام اتصال بررسي شد كه نتايج نشان دادند كاهش سختي اوليه تسمه برنج و عمليات حرارتي منجر به كاهش استحكام اتصال مي‌شود. كلمات كليدي: اتصال نوردي سرد، جوشكاري فشاري، باند برشي، تبلور مجدد ديناميك، تركيب بين‌فلزي