18623

۱۸۶۲۳

بررسي ورق هاي فوق ريزدانه / نانوساختار توليد شده به روش نورد تجمعي از ديدگاه مكانيك شكست

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد

بهمن ۱۳۹۶

دكتر رامين هاشمي

مكانيك

در اين پژوهش ورق چندلايه آلومينيوم- مس- منيزيم با استفاده از روش نورد تجمعي در هفت پاس، بدون استفاده از روانكار، بدون عمليات حرارتي بين پاسي و در دماي محيط توليد شد. براي ساخت كامپوزيت آلومينيوم-مس-منيزيم براي اولين بار از ورق آلياژي منيزيم استفاده شد كه به دنبال آن بهترين خواص مكانيكي براي نمونه توليدي در مقايسه با تحقيقات مشابه پيشين به¬دست آمد. پس از ساخت نمونه¬هاي توليدي، خواص مكانيكي، ريزساختاري و سطح مقطع شكست با استفاده از تست كشش تك محوره، ميكروسختي، ميكروسكوپ نوري و الكتروني مورد بررسي قرار گرفت. با توجه به نتايج، مشاهده شد كه با افزايش سيكل¬¬هاي نورد تجمعي، ضخامت هر لايه كاهش مي¬يابد و ريزساختار يكنواخت¬تر و همگن¬تر مي¬شود. بهترين خواص مكانيكي براي نمونه¬ي كامپوزيتي آلومينيوم-مس-منيزيم در پاس هفت بدست آمد كه مقدار استحكام 5/355 مگاپاسكال حاصل شد. ميكروسختي نيز با افزايش پاس¬هاي نورد تجمعي افزايش مي¬يابد، به صورتي كه در پايان سيكل¬هاي ابتدايي با نرخ بيشتري افزايش مي¬يابد و در پايان سيكل¬هاي پاياني تقريبا ثابت مي¬شود و در مقايسه با نمونه¬هاي اوليه بيش از دو برابر بهبود مي¬يابد. در اين تحقيق براي اولين بار چقرمگي شكست تنش صفحه¬اي به¬صورت تجربي براي نمونه كامپوزيت لايه اي آلومينيوم- مس- منيزيم توليد شده به روش نورد تجمعي با استفاده از نمونه هاي كششي فشرده و مطابق با استاندارد ASTME561 مشخص شده است. چقرمگي شكست يكي از پارامترهاي مهم ماده در طراحي مي¬باشد كه بررسي آن به منظور پيش بيني عمر و رشد ترك مواد ترك¬دار در برابر اعمال تنش مي باشد. چقرمگي شكست براي نمونه توليد شده به Mpa.m1/2 4/40 مي رسد كه نسبت به نمونه هاي اوليه آلومينيوم، مس و منيزيم به ترتيب 08/4 % ، 76/2 % و 45/3 % برابر افزايش مي¬يابد. عكس¬هاي ميكروسكوپ الكترون روبشي نشان مي دهد كه مكانيزم شكست نرم براي كامپوزيت لايه¬اي آلومينيوم- مس-منيزيم همانند نمونه¬هاي اوليه مشاهده مي¬شود. البته با اين تفاوت كه ميكروحفرات براي نمونه¬ي كامپوزيتي نسبت به نمونه¬هاي اوليه، كم¬عمق¬تر و كوچك¬تر شده¬اند. با توجه به بهبود خواص مكانيكي مذكور، مي¬توان از اين ورق توليد شده به روش نورد تجمعي در صنايع هوافضا، خودروسازي، پتروشيمي و ... در سطح كاربرد گسترده¬اي استفاده نمود.

1397/01/14

2/4/2018 12:00:00 AM

In recent years, layered composite have been attention of many researchers and different industries. Accumulative roll bonding (ARB) is one of the method for produce layered composite that compared to other composite manufacturing methods are more economically and have the ability to produce layered composite with different material. In the present study, Al/Cu/Mg layered composite was produced through ARB method at room temperature, without lubricant and via using laboratory rolling machine by applying 60% reduction in thickness. In this study, plane stress fracture toughness was investigated experimentally, by R curve method for initial aluminum, copper, magnesium samples and Al/Cu/Mg composite produced by ARB process. The results showed that the fracture toughness depends on both strength and ductility. Also, fracture toughness of produced layered composite reached 32.1, which increased 3.24, 2.18 and 2.73 times, respectively, compared to the initial samples of aluminum, copper and magnesium. In addition to investigations of the fracture toughness, mechanical properties and microstructure investigated. Results showed the value of tensile strength and microhardness for Al/Cu/Mg layered composite compared to initial samples increased. Value of tensile strength for Al/Cu/Mg layered composite received 220.3MPa that compared to initial Al 1050 and pure Cu and Mg AZ31B, 144%, 23% and 29% enhanced, respectively. Also microhardness calculated for each layers of composite individually and for Al Cu and Mg increased 136%, 84% and 41%, respectively. Results of SEM demonstrated that ductile fracture mechanism govern for Al and Cu layers but fracture surface of Mg layer is absolutely brittle fracture.