17464

17464

بررسي رفتار مكانيكي و ريزساختار ورق هاي كامپوزيتي چند لايه آلومينيم (2024 AA ، 7075AA) توليد شده با استفاده از روش اتصال نورد تجمعي

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد

ارديبهشت 1396

دكتر حسين عربي - دكتر عليرضا خاوندي

دكتر باقر محمدصادقي

مواد و متالورژي

فرآيند نورد تجمعي (ARB) يكي از روش¬هاي تغييرشكل پلاستيك شديد (SPD) براي توليد كامپوزيت هاي زمينه فلزي است، كه توسط بسياري از محققين مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين تحقيق از فرآيند نورد تجمعي براي توليد كامپوزيت¬هاي لايه¬اي، از دو آلياژ غير مشابه آلومينيوم 2024 و 7075 تا چهار پاس در دماي اتاق استفاده شد. هدف از انجام اين تحقيق بررسي انجام پذيري فرآيند نورد تجمعي روي آلياژهاي آلومينيوم 2024 و 7075 و همچنين بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت¬هاي توليد شده است. به¬منظور بررسي¬هاي ريزساختاري كامپوزيت¬هاي توليد شده، از ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز پراش اشعه ايكس XRD استفاده گرديد. اتصال در فصل مشترك دو آلياژ در پاس¬هاي مختلف فرآيند ARB توسط ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار گرفت. همچنين چگالي نابجايي¬ها با بكارگيري روش ويليامسون-هال و ريتولد، با استفاده از الگوهاي پراش اشعه ايكس محاسبه شد. محاسبات انجام شده براي تعيين چگالي نابجايي¬ها نشان داد كه بيشترين چگالي نابجايي¬ها در پاس سوم حاصل مي¬شود و با ادامه فرآيند، به دليل بازيابي ديناميكي در حين تغييرشكل، كاهش مي¬يابد. به¬منظور ارزيابي خواص مكانيكي، از آزمايش كشش تك محوري و آزمايش ميكروسختي استفاده گرديد. نتايج آزمايش ميكروسختي نشان داد كه پس از يك پاس ARB، سختي نمونه¬ها به شدت افزايش مي¬يابد ولي با ادامه فرآيند تا پاس دوم، با شدت كمتري افزايش مي¬يابد. با افزايش تعداد پاس¬ها تا پاس 4 سختي نمونه¬ها تقريبا ثابت مي¬ماند. با توجه به نتايج آزمايش كشش، استحكام تسليم در پاس اول نسبت به نمونه آنيل شده 128% افزايش يافت. همچنين بررسي خواص كارسختي نشان داد كه با انجام فرآيند ARB قابليت كارسختي نسبت به نمونه آنيل شده به شدت كاهش مي¬يابد. افزايش چگالي نابجايي¬ها و كاهش اندازه دانه به عنوان عوامل كاهش قابليت كارسختي در اين تحقيق تشخيص داده شدند. پس از انجام آزمايش كشش، سطح شكست نمونه¬ها با ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار گرفت. با بررسي سطوح شكست نمونه هاي كشش مشاهده شد كه شكست در نمونه¬هاي ARB شده به¬صورت داكتيل يا نرم رخ داده است. درحاليكه با افزايش تعداد پاس¬هاي فرآيند نورد تجمعي مكانيزم شكست به سمت شكست شبه نرم مي¬رود.

1396/03/23

1/1/1900 12:00:00 AM

Accumulative roll bonding (ARB) is one of the severe plastic deformation methods (SPD), which is used to produce metal matrix composites. ARB process has been studied by many researchers. In this study, the ARB process is used to produce the layer composites, made from two dissimilar aluminum, AA2024 and AA7075 alloys performing at room temperature. The purpose of this study, is to study the feasibility of ARB process on the microstructure and the mechanical properties of the used alloys. In order to microstructural study of the generated composites, the scanning electron microscopy (SEM) and the X-ray diffraction (XRD) were used. The interface junction of the alloys in different Passes of ARB process were studied by optical microscopy and SEM. Dislocation densities were calculated using Williamson-Hall method and X-ray diffraction patterns. The calculations of determining the Dislocation densities showed the highest Dislocation densities have been obtained after the third pass and will be decreased by increasing the passes, due to dynamic recovery during the deformation. To eva​luate the mechanical properties, the tensile and the micro-hardness tests have been used. The results showed, after one ARB pass, the hardness have been increased greatly, while continuing the process until 4 passes, increases the hardness with a lower rate. According to the tensile test in the first pass, the yield strength have been increases 128 percent compared to the annealed sample. Moreover, Investigation of Work hardening properties showed the ARB process greatly decreases the work hardening ability compared to the annealed sample. Increase in the dislocation densities and decrease in the grain size are found as the factors of the reduction in work hardening ability. After the tensile test, the fracture surface of samples were studied by SEM. By investigating the Fracture morphologies of samples after ARB process, show that the average dimple size gradually decreases with increasing number of ARB passes, which lead to fracture type changes from ductile to brittle.