6 156 246
7 171 260
8 174 265
9 175 269

دیده می شود که با افزایش تعداد سیکل ها استحکام کششی هر دو کامپوزیت و آلومینیم خالص افزایش مییابد و استحکام کششی نمونه کامپوزیتی و آلومینیوم خالص پس از 9 سیکل 269 و 165 مگاپاسکال میباشد. افزایش استحکام در فرایند ARB بر اساس دو مکانیزم است:
(1)کارسختی به وسیله نابهجایی: در سیکلهای اولیه ARB علت افزایش استحکام، کار سختی می باشد. به بیان دیگر، کارسختی یا افزایش استحکام به وسیله نابهجاییها نقش اصلی را در استحکام دهی بازی می کند و دانه های فرعی در حد میکرون تولید شده و باعث استحکام دهی می شوند. (2) ریز شدن دانه: با افزایش تعداد سیکلهای ARB نقش کار سختی در استحکام دهی کم شده و ریز شدن دانهها بر اساس مکانیزم هال- پچ باعث افزایش استحکام میشود. در واقع، با افزایش سیکلهای ARB مرزدانههای با زاویه کم به مرزهای با زاویه زیاد تبدیل می شوند و یک ساختار ریز دانه بوجود می آید.
در کامپوزیت ساخته شده به روش ARB افزون بر مکانیزمهای استحکام دهی که در بالا توضیح داده شد ،مکانیزمهای دیگری نیز فعال میشوند، از جمله این مکانیزمها مکانیزم اوروان میباشد. در کامپوزیتهایی که شامل ذرات تقویت کننده با اندازه کمتر از یک میکرون باشند، مکانیزم اوروان یکی از مکانیزمهای مهم جهت افزایش استحکام بشمار می آید[2]. در این مکانیزم، اساس استحکام بخشی به وسیله ذرات، ایجاد یک فضای بسته و جلوگیری از حرکت نابهجایی است که در نهایت، منجر به تولید نابهجایی میشود. در این مکانیزم نابهجاییهای موجود در نمونه با اعمال تنش شروع به حرکت می کنند و با فضای بسته سخت ایجاد شده به وسیله ذرات نانو برخورد می کنند وگیر می افتند. با افزایش تنش اعمالی نابهجایی ها به سختی از این فضای بسته عبور می کنند و در اطراف ذرات حلقه های نابهجایی تولید می شود. هرچه فاصله ذرات کمتر باشد، حرکت نابهجایی سختتر است و تنش زیادتری لازم است تا نابهجایی از فضای بین دو ذره عبور کند. در فرایند ARB با افزایش تعداد سیکلها ذرات به صورت یکنواخت توزیع می شوند که این توزیع یکنواخت باعث کاهش فاصله ذرات می شود. این توزیع یکنواخت ذرات را می توان در تصویر TEM گرفته شده از کامپوزیتAl/Al2O3- B4C نورد شده پس از 9 سیکل مشاهده کرد (شکل2).
از سوی دیگر، به دلیل نبود تطابق هدایت حرارتی در فصل مشترک ذرات و زمینه در حین فرایند اتصال نوردی تجمعی تنش حرارتی بوجود می آید که این تنش حرارتی باعث افزایش چگالی نابهجایی در اطرف ذرات شده [14] و باعث افزایش استحکام در کامپوزیت میشود.
اختلاف قابل توجهی که بین استحکام کامپوزیت و Al خالص ARB شده وجود دارد و در جدول 2 قابل مشاهده است ناشی از وجود ذرات تقویت کننده در کامپوزیت و فعال کردن مکانیزمهای استحکام دهی در آن است. توجه به این نکته ضروری است که یکی از پارامترهای مهم و تاثیر گذار بر خواص کامپوزیتها چگونگی توزیع ذرات تقویت کننده در زمینه میباشد.

شکل 3- تغییرات میکروسختی کامپوزیت Al/Al2O3-B4C و Al خالص ARB شده برحسب تعداد سیکل فرآیند ARB همچنین، سختی آلومینیم آنیل شده نیز از این شکل سختی می شوند. عامل دیگری که باعث افزایش سختی قابل مشاهده است. همان گونه که دیده میشود می شود ، حضور لایه اکسیدی تشکیل شده پیش از فرآیند

توزیع یکنواخت ذرات در زمینه باعث افزایش برخی از خواص از جمله خواص مکانیکی می شود. گزارش شده که درصورت توزیع نا یکنواخت ذرات در زمینه افزون بر اینکه خواص مکانیکی را افزایش نمی دهد، حتی در مواردی آنها را کاهش میدهد [15].
تغییرات میکرو سختی کامپوزیت Al/ Al2O3-B4C و آلومینیوم خالص ساخته شده با فرآیند اتصال نوردی تجمعی بر حسب تعداد سیکل های نورد در شکل3 نشان داده شده است.
Al/ Al2O3- B4Cو Al خالص ساخته شده به روش فرایند اتصال نوردی تجمعی در سیکلهای اولیه تا سیکل دوم تقریبا کم است، ولی با افزایش تعداد سیکلها این اختلاف افزایش مییابد. این اختلاف ناشی از آن است که سختی از سطح نمونه گرفته شده است و از آنجایی که در سیکل های اولیه ذرات تقویت کننده هنوز در زمینه به گونه کامل پخش نشده اند، ذرات بر عدد سختی تاثیر ندارند، ولی در سیکل های بعدی ذرات پخش شده باعث افزایش سختی کامپوزیت میشوند. پس از 9 سیکل سختی کامپوزیت و Al خالص نورد شده به ترتیب 92 و 76 ویکرز است. در حین فرایند اتصال نوردی تجمعی وجود ناسازگاری کرنش در فصل مشترک آلومینیوم- ذرات تقویت کننده باعث ایجاد نابهجایی در آن فصل مشترک میشود که این نابهجایی ها باعث افزایش استحکام و ARB و شکست آن در حین فرآیند و معرفی ذرات اکسید آلومینیوم به داخل زمینه آلومینیوم است[16و13]. این ذرات نابهجاییها را افزایش داده و باعث کاهش اندازه دانه میشوند و دیده شده است که سختی بوجود آمده در آلومینیوم ARB شده از روشهای دیگر که مقدار کرنش مساوی به قطعه اعمال میکند، بیشتر است که این موضوع به حضور ذرات اکسید آلومینیوم نسبت داده شده است. نکته قابل توجه در این شکل تشابه روند افزایش سختی در هر دو نمونه کامپوزیتی و آلومینیوم خالص می باشد. همان گونه که مشاهده می شود سرعت افزایش سختی در سیکلهای اولیه در هر دو نمونه نسبت به سیکلهای پایانی زیادتر است که این مختص فرآیند ARB است و به وسیله پژوهشگران دیگر نیز گزارش شده است. علت این افزایش زیاد در سیکل نخست کارسختی شدید ناشی از ایجاد دانسیته زیاد نابهجایی ها می باشد. در ادامه، در سیکلهای میانی شدت افزایش سختی کم می شود و در سیکلهای نهایی به یک حالت تقریبا ثابت می رسد که دلیل آن به ترتیب کاهش کار سختی و کاهش دانسیته نابهجایی ها به علت واکنش آنها با هم در اثر بازیابی دینامیکی می باشد[16].

نتیجه گیری
کامپوزیت زمینه آلومینیومی با ذرات تقویت کننده 3Al2O و B4Cبا کاربرد فرآیند اتصال تجمعی نوردی با موفقیت تولید شد و ساختار و خواص مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفت و نتایج زیر بدست آمد:
هیچ اثری از فازهای بین فلزی در کامپوزیت تولید شده پس از 9 سیکل دیده نشد.
ریز ساختار کامپوزیت تولید شده شامل زمینه با اندازه دانه های فرا ریز و ذرات تقویت کننده نانو بود.
استحکام کامپوزیت تقویت شده پس از 9 سیکل نورد
269 مگاپاسگال بدست آمد که 5/1برابر استحکام Al خالص نوردشده پس از 9 سیکل بود.
با افزایش تعداد سیکلهای نورد سختی هر دو نمونه کامپوزیتی و آلومینیوم خالص ARB شده افزایش یافت.
سختی نمونه کامپوزیتی از آلومینیوم خالص ARB شده بیشتر بود به گونهای که در سیکل نهایی سختی کامپوزیت 3/1 برابر آلومینیوم خالص ARB شده بود.

and Engineering: A, Vol. 527, pp. 38573863, 2010.
M. Alizadeh, “Processing of Al/B4C Composites by Cross-Roll Accumulative Roll Bonding,” Materials Letters, Vol. 64, pp. 2641-2643, 2010. 7- T. Srivatsan, I. Ibrahim, F. Mohamed ,
and E. Lavernia, “Processing techniques for Particulate-Reinforced Metal Aluminium Matrix Composites,” Journal of Materials Science, Vol. 26, pp. 59655978, 1991.
H. S. Lee, J. S. Yeo, S. H. Hong, D. J. Yoon, and K. H. Na, “The Fabrication Process and Mechanical Properties of SiCp/Al–Si Metal Matrix Composites for Automobile Air-Conditioner Compressor Pistons,” Journal of Materials Processing Technology, Vol. 113, pp. 202-208, 2001.
G. Ganesan, K. Raghukandan, R. Karthikeyan, and B. Pai, “Development of Processing Maps for 6061 Al/15% SiCp Composite Material,” Materials Science and Engineering: A, Vol. 369, pp. 230-235, 2004.
N. Tsuji, Y. Saito, H. Utsunomiya, and S. Tanigawa, “Ultra-fine Grained Bulk
Steel Produced by Accumulative RollRefrences
M. R. Rezaei, M. R. Toroghinejad, and F. Ashrafizadeh, “Effects of ARB and Ageing Processes on Mechanical Properties and Microstructure of 6061 Aluminum Alloy,” Journal of Materials Processing Technology, Vol. 211, pp. 1184-1190, 2011.
C. W .Schmidt, C. Knieke, V. Maier, H.
W. Höppel, W. Peukert, and M. Goken,”Accelerated Grain Refinement
During Accumulative Roll Bonding by Nanoparticle Reinforcement,” Scripta Materialia, Vol. 64, pp. 245-248, 2011.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

Y.-y. Peng, Z.-m. Yin, B. Nie, and L .
Zhong, “Effect of Minor Sc and Zr on Superplasticity of Al-Mg-Mn Alloys,” Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 17, pp. 744-750, 2007.
C. Liu, Q. Wang, Y. Jia, B. Zhang, R. Jing,and M. Ma, “Effect of W Particles on the Properties of Accumulatively RollBonded Al/W Composites,” Materials Science and Engineering: A, 2012.
R. Jamaati, M. R. Toroghinejad, and A. Najafizadeh, “Application of Anodizing and CAR Processes for Manufacturing Al/Al2O3 Composite,” Materials Science 14- Z. Zhang and D. Chen, “Consideration of Orowan Strengthening Effect in Particulate-Reinforced Metal Matrix Nanocomposites: A Model for Predicting Their Yield Strength,” Scripta Materialia, Vol. 54, pp. 1321-1326, 2006.
Z. Zhang and D. Chen, “Contribution of Orowan Strengthening Effect in Particulate-Reinforced Metal Matrix Nanocomposites,” Materials Science and Engineering: A, Vol. 483, pp. 148-152, 2008.
M. Alizadeh, M. H. Paydar, and F. Sharifian Jazi, “Structural Evaluation and Mechanical Properties of Nanostructured Al/B4C Composite Fabricated by ARB
Process,” Composites Part B: Engineering, Vol. 44, pp. 339-343, 2013.

Bonding (ARB) Process,” Scripta
Materialia, Vol. 40, pp. 795-800, 1999.
Y. Saito, H. Utsunomiya, N. Tsuji, and T. Sakai, “Novel Ultra-High Straining Process for Bulk Materials—Development of the Accumulative Roll-Bonding (ARB) Process “,Acta Materialia, Vol. 47, pp.
579-583, 1999.
Y. Saito, N. Tsuji, H. Utsunomiya, T. Sakai, and R. G. Hong, “Ultra-Fine Grained Bulk Aluminum Produced by Accumulative Roll-Bonding (ARB) Process,” Scripta Materialia, Vol. 39, pp. 1221-1227, 1998.

  • 1

پاسخ دهید