27309

ررسي توليد كامپوزيت‌هاي فوق ريز دانه‌ي آلومينيم AA1050/AA5083 به روش فرايند اتصال نورد تجمعي و بررسي خواص مكانيكي آن

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد-شكل دادن فلزات

1398-1401

1401/6/14

دكتر حميدرضا جعفريان - دكتر سيد حسين رضوي

دكتر عليرضا ايواني

مهندسي مواد

امروزه صنايع مهندسي و علي الخصوص صنعت هوافضا به موادي پيشرفته با كارايي و استحكام بالا نيازمند است. شايد مهم ترين نيازها، به كارگيري موادي با كارايي بالا، وزن و قيمت نسبي پايين باشد. از جمله اين موادها، كامپوزيت ها هستند كه بطور گسترده‌اي در سازههاي صنعتي و به طور اخص در سازه‌هاي هواپيما به كار مي‌روند. در اين تحقيق با استفاده از فرايند نورد تجمعي پيوندي و تكرار آن تا چهار سيكل، كامپوزيت فوق ريزدانه‌ي AA1050/AA5083 توليد شد. در اين راستا چيدمان فويل‌ها به صورتي در نظر گرفته شد كه آلومينيومAA1050 به عنوان فاز زمينه در كامپوزيت به دست آيد. ساختار كامپوزيت‌هاي توليد شده در سيكل‌هاي مختلف عمليات نورد تجمعي با ميكروسكوپ نوري، تعيين چگونگي باند اتصال و دانه‌بندي بررسي گرديد. همچنين خواص مكانيكي كامپوزيت‌هاي توليد شده با استفاده از آزمايش‌هاي كشش تك محوره، آزمايش سايش و ريز سختي سنجي ويكرز بررسي گرديد. نتايج آناليز ميكروسكوپي نشان دهنده‌ي آن است كه با افزايش مراحل نورد تجمعي لايه‌هاي آلومينيومي AA1050 و AA5083 پيوستگي خود را از دست نداده اند. اين امر تا ضخامت‌هاي بسيار پايين هر لايه تا حدود 30 ميكرون نيز صادق بوده است. آلومينيوم AA5083 به صورت فاز تقويت كننده در اين كامپوزيت عمل نمود. همچنين هرچه تعداد مراحل نورد تجمعي بيش تر شود توزيع ضخامت لايه‌هاي مختلف AA5083 حالت يكنواخت‌تري به خود مي‌گيرد. بررسي‌هاي ميكروسكوپي حاكي از وجود ذرات بسيار ريز بين فلزي در ساختار نورد تجمعي است. همچنين توزيع اين ذرات بسيار ريز تا سيكل هاي بالاي نورد تجمعي به صورت يكنواخت بوده است. نتايج آزمون كشش نشان مي‌دهد كه پس از اعمال سيكل اول نورد تجمعي استحكام تسليم MPa 207 و استحكام كششي MPa 34/229 نسبت به فويل‌هاي اوليه زمينه AA1050 افزايش چشمگيري داشته است. با افزايش سيكل‌هاي نورد تجمعي استحكام تسليم و كششي و همچنين چقرمگي افزايش يافته و ازدياد طول كاهش مي‌يابد كه نشان دهنده‌ي ايجاد كامپوزيت‌هايي با شرايط مطلوب از هر دو آلياژ مي‌باشد كه براي كاربردهاي صنعتي مناسب است.

1401/08/21

Investigating the Production of Ultra-Fine-Grained Composite of AA1050/AA5083 by Accumulative Role Bonding Preocess and Analyzing its Mrchanical Properties

9/5/2023 12:00:00 AM

Nowadays, engineering industries and especially the aerospace industry need advanced materials with high efficiency and strength. Perhaps the most important needs are the use of materials with high performance, relatively low weight and price. Among these materials are Composites that are widely used in industrial structures and especially in aircraft structures. In this research, by using the Accumulative Role Bonding (ARB) process and repeating it up to four cycles, AA1050/AA5083 ultra-fine grain composite was produced. In this regard, the arrangement of the foils was considered in such a way that AA1050 aluminum is obtained as the matrix phase in the composite. The structure of the composites produced in different cycles of ARB was investigated with an optical microscope, determining the type of bonding band and grain size. Also, the mechanical properties of the produced composites were investigated using uniaxial tensile tests, wear tests and Vickers microhardness testing. The results of microscopic analysis show that AA1050 and AA5083 aluminum layers have not lost their continuity with the increase of ARB steps. This has been true for very low thicknesses of each layer, up to about 30 microns. Aluminum AA5083 acted as a reinforcing phase in this composite. Also, as the number of ARB steps increases, the thickness distribution of different layers of AA5083 becomes more uniform. Microscopic investigations indicate the presence of very fine intermetallic particles in the cumulative rolling structure. Also, the distribution of these very fine particles has been uniform until high rolling cycles. The results of the tensile test show that after applying the first cumulative rolling cycle, the yield strength is 207 MPa and the tensile strength is 229.34 MPa, compared to the initial AA1050 foils. By increasing ARB cycles, yield strength and tensile strength as well as toughness increases and elongation decreases, which indicates the creation of composites with favorable conditions from both alloys, which are suitable for industrial applications.

نورد تجمعي پيوندي , كامپوزيت آلومينيمي , خواص مكانيكي

Accumulative Role Bonding , Aluminum Composite , Mechanical Properties

Hesam Soleimani

Dr.Hamidreza Jafarian, Dr.seyed Hosein Razavi