26160

بررسي ريزساختاري و خواص مكانيكي كامپوزيت لايه‌اي فوق‌ريز AA1050/AA7075 توليد‌شده توسط فرآيند اتصال نورد تجمعي (ARB)

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1397

1400/9/13

حميدرضا جعفريان و عليرضا ايواني

حميدرضا كوهدار

مهندسي مواد و متالورژي

در اين تحقيق با استفاده از فرآيند اتصال نورد تجمعي (ARB) ورق‌هاي AA1050 وAA7075 باضخامت 500 ميكرون و تكرار آن تا پنج سيكل، كامپوزيت‌هاي آلومينيومي AA1050/AA7075 توليد گرديدند. در اين راستا چيدمان فويل‌ها به‌صورت در نظر گرفته شد كه آلومينيوم AA1050 به‌عنوان فاز زمينه در كامپوزيت به دست آيد. ساختار كامپوزيت‌هاي توليدشده در سيكل‌هاي مختلف عمليات نورد تجمعي با ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ و الكتروني روبشي براي تعيين چگونگي باند اتصال و دانه‌بندي بررسي گرديد. همچنين خواص مكانيكي كامپوزيت‌هاي توليدشده با استفاده از آزمون‌هاي كشش تك‌محوره و ريز سختي سنجي ويكرز بررسي گرديد. نتايج آناليز ميكروسكوپي نشان‌دهنده آن است كه با افزايش مراحل ARB لايه‌هاي آلومينيومي AA1050 و AA7075 پيوستگي خود را از دست نداده‌اند. اين امر تا ضخامت‌هاي بسيار پايين هر لايه تا حدود ده ميكرون نيز صادق بوده است. آلومينيوم AA7075 به‌صورت فاز تقويت‌كننده در اين كامپوزيت عمل نمود. همچنين هرچه تعداد مراحل نورد تجمعي بيشتر شود توزيع ضخامت لايه‌هاي مختلف AA7075 حالت يكنواخت‌تري به خود مي‌گيرد. بررسي‌هاي ميكروسكوپي حاكي از وجود ذرات بسيار ريزبين فلزي در ساختار نورد تجمعي شده بوده‌اند. همچنين توضيح اين ذرات ب سيار ريز تا سيكل‌هاي بالاي نورد تجمعي به‌صورت يكنواخت بوده است. نتايج آزمون كشش نشان مي‌دهد كه پس از تهيه سيكل اول استحكام تسليم (297 MPa) و استحكام كششي (301 MPa) نسبت به فويل‌هاي اوليه زمينه (AA1050) افزايش چشم‌گيري داشته است. هرچند انعطاف‌پذيري (11.9%) همچنان در محدوده فويل AA7075 باقي‌مانده بود. با افزايش سيكل‌هاي نورد تجمعي استحكام تسليم و كششي با سرعت كمي افزايش‌يافته و هم‌زمان ازدياد طول كامپوزيت‌ها نيز افزايش‌يافته است كه نشان‌دهنده ايجاد كامپوزيت‌هايي با شرايط بهينه هر دو آلياژ هست. بهينه‌ترين حالت استحكام و انعطاف‌پذيري در پنج سيكل نورد تجمعي به دست آمد. در اين حالت استحكام تسليم(303 MPa)، استحكام كششي 330 MPa و انعطاف‌پذيري 18.4% به دست آمد كه براي كاربردهاي صنعتي بسيار مناسب هست.

1400/11/26

Investigation of microstructure and mechanical properties of AA1050 / AA7075 superficial composite produced by cumulative rolling joint (ARB)

12/4/2022 12:00:00 AM

In this study, accumulative roll bonding (ARB) process was used, up to five cycles for manufacturing multilayer AA1050/AA7075 composites with the initial thickness of 500 microns. composite. In this process, the stacking of the foils was such that AA1050 alloy was taken as the matrix of the composite. The microstructure of the composites that were produced were studied by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) to define the connection bond and grains condition. Also, mechanical properties of the composites were assessed by uniaxial tensile test and Vickers microhardness measurement. Microscopic analysis results showed that with increasing the ARB cycle, the AA1050 and AA7075 foils did not lose their continuity that is a proper feature of the process. This characteristic was observed down to very small thickness of the layers, i.e. 10 microns. AA7075 alloy played the role of reinforcement in the composite. As the ARB cycle increased, the distribution of different layers of AA7075 and AA1050 was more uniformed. The microscopic examination indicated the presence of very small intermetallic phases in the ARB structures. These intermetallic phases were uniformly distributed up to high cycles of the ARB process. Tensile testing results showed that the yield strength was 279 MPa, tensile strength was 301 MPa, which was substantially increased compared with the initial AA1050 matrix. Though the elongation (11.9%) still remained in the AA7075 foil range. With increasing the ARB cycles, strengths were mildly increased and at the same time the ductility of the composites were increased which was indicated of the proper application of the process to produce these composites. The optimum condition of strength and ductility was obtained in five cycles of the ARB process. In this condition, the yield strength of 303 MPa, tensile strength of 330 MPa and ductility of 18.4% were obtained which is quite appropriate for industrial application.

نورد تجمعي

فاطمه رزاقي

حميدرضا جعفريان و عليرضا ايواني