22431

بررسي ريزساختاري و خواص مكانيكي كامپوزيت لايه‌اي فوق ريزدانه Al / Ni توليدشده توسط فرآيند اتصال نورد تجمعي (ARB)

كارشناسي ارشد

شكل دادن فلزات و مواد

1395

1398/11/23

دكتر حميدرضا جعفريان - دكتر محمدتقي صالحي

دكتر عليرضا ايواني

مواد و متالورژي

در اين تحقيق با استفاده از فرآيند اتصال نورد تجمعي (ARB) و تكرار آن تا پنج سيكل، كامپوزيت‌هاي آلومينيم و نيكل از فويل‌هاي آلومينيم و نيكل توليد شد. در اين راستا چيدمان فويل‌ها به صورتي در نظر گرفته شد كه دو كامپوزيت با درصد حجمي و وزني مختلف به دست آيد. كامپوزيت A با درصد وزني 34%Al-66%Ni برابر با درصد حجمي 63%Al-37%Ni و چيدمان فويل‌ها بعد از عمليات آماده‌سازي سطحي به‌صورت يك‌درميان انجام شد. كامپوزيت B با درصد وزني 55%Al-45%Ni برابر با درصد حجمي 80%Al-20%Ni و چيدمان فويل‌ها به‌صورت يك فويل نيكل بين دو فويل آلومينيم انجام شد. نتايج ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان‌دهنده آن است كه با افزايش مراحل ARB لايه‌هاي نيكل پيوستگي خود را ازدست‌داده و به‌صورت قطعاتي درزمينه آلومينيم پخش مي‌شوند. همچنين هرچه تعداد مراحل بيشتر شود توزيع ضخامت لايه‌هاي نيكل حالت يكنواخت‌تري به خود مي‌گيرد. با انجام فرايند عمليات حرارتي در دماهاي 200 و 250 و 300 درجه سانتي‌گراد بر روي كامپوزيت‌هاي توليدي، تركيب بين فلزي در فصل مشترك لايه‌هاي نيكل و آلومينيم شروع به جوانه‌زني و رشد كرده است. به‌منظور بررسي ريزساختار از ميكروسكوپ نوري استفاده شد. اتصال لايه‌ها و فصل مشترك بين آن‌ها با استفاده از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد. براي ارزيابي خواص مكانيكي، آزمون ميكرو سختي ويكرز و آزمايش كشش تك‌محوري در دماي اتاق انجام شد. نتايج آزمون كشش نشان مي‌دهد كه پس از تهيه سيكل اول استحكام تسليم و استحكام كششي نسبت به فويل‌هاي اوليه افزايش چشم‌گيري داشته است اين قابل‌توجه است كه استحكام كششي كامپوزيت‌هاي A و B پس از اولين سيكل به ترتيب به 214 و 207 مگا پاسكال مي‌رسد. با افزايش دماي عمليات حرارتي استحكام تسليم و كششي كاهش‌يافته و ازدياد طول كامپوزيت‌ها افزايش‌يافته است كه روند تغييرات استحكام كششي و ازدياد طول نمونه‌هاي كامپوزيتي A و B تا حد زيادي مشابه يكديگر است. عمليات آنيل در دماي 300 درجه سانتي‌گراد به دليل تشكيل لايه بين فلزي ترد با سختي بالا در فصل مشترك Al/Ni استحكام را به‌طور چشم‌گيري كاهش مي‌دهد. واژه‌هاي كليدي: اتصال نورد تجمعي، كامپوزيت الومينيم-نيكل، خواص مكانيكي، ريزساختار

1399/05/14

Investigation of Microstructural and Mechanical Properties of Ultrafine Layer Composite Al/Ni produced by accumulative roll bonding (ARB)

2/12/2020 12:00:00 AM

In this study, aluminum and nickel foil composites were produced using an Accumulative roll bonding (ARB) and repeated for up to five cycles, aluminum and nickel composites. In this regard, the arrangement of the foils was considered as two composites with different volume and weight percent. Composite A with a weight percentage of Al 34-Ni 66 equal to the volume percentage of Al63-Ni37 and the foils arrangement was done as one in between after surface preparation. Composite B with a weight percentage of Al 55-Ni 45 equal to the volume percentage of Al80-Ni20 and the foils arrangement was done as a nickel foil between two aluminum foils. The results of scanning electron microscopy show that with increasing stages of ARB, the nickel layers lose their attachment and diffuse into aluminum substrates. Also, increase the number of steps, the thickness distribution of the nickel layers becomes uniform. By the process of heat treatment at temperatures of 200, 250 and 300 ° C on the composites manufactured the intermetallic compound phase in the common season of nickel and aluminum layers begins to germinate and grow. Optical microscopy(OM) was used to study the microstructure. The bonding of the layers and the joint segments between them were investigated using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). To evaluate the mechanical properties, uniaxial tensile tests were performed at room temperature. The results of the tensile test show that after the preparation of the first cycle, the yield strength And the tensile strength has increased significantly compared to the original foils It is noteworthy that the tensile strength of composites A and B after the first cycle reaches 214 and 207 MPa, respectively. As the temperature rises, the yield strength and tensile strength decrease and the length of the composites increases. The trend of changes in tensile strength and increasing the length of composite samples A and B is largely similar. Annealing operations at 300. C significantly reduce the strength due to the formation of a high-hardness crisp interlayer in the Al / Ni joint. Keywords: Accumulative roll bonding; Aluminum-Nickel composite; Microstructure; Tensile properties.