بررسی ریز ساختار و خواص مکانیکی نانو کامپوزیت هیبریدی آلومینیوم/آلومینا/کاربیدتیتانیم تولید شده توسط فرایند های نورد

در پژوهش حاضر نانو کامپوزیت هیبریدی آلومینیوم/آلومینا/کاربید تیتانیم با درصدهای حجمی مختلف ذرات تقویت کننده با استفاده از فرایند های نورد تجمعی (arb) و آندایزینگ ساخته شد و خواص مکانیکی و ریزساختار آن مورد بررسی واقع گردید. به منظور ساخت کامپوزیت مذکور با درصدهای حجمی مختلف ذرات تقویت کننده، ورق های آلومینیوم با ضخامت های مختلف آندایز شدند و کاربید تیتانیم نیز به صورت پودر به ساختار کامپوزیت افزوده شد. قبل از اقدام به تولید کامپوزیت، شرایط ایجاد پیوند بین ورق های آلومینیوم در حضور لایه آلومینا با ضخامت های مختلف و پودر کاربید تیتانیم با درصد های حجمی متفاوت، توسط آزمون لایه کنی بررسی و پارامترهای موثر بر پیوند ایجاد شده مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت های تولید شده از آزمون های کشش تک محوری، سنبه برشی و ریز سختی سنجی استفاده شد. نحوه توزیع ذرات تقویت کننده در زمینه در سیکل های مختلف فرایند با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی ((sem مورد مطالعه قرار گرفت. سطوح شکست نمونه ها پس از آزمون کشش نیز توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی گردید و مکانیزم شکست در کامپوزیت های تولید شده تعیین شد. پارامترهای ریزساختاری از قبیل اندازه دانه فرعی، میکرو کرنش و دانسیته نابجایی ها با استفاده از نرم افزار maud به دست آمد. در ادامه کامپوزیت هیبریدی آلومینیوم/ آلومینا/ کاربید تیتانیم با استفاده از فرایند نورد تجمعی متقاطع (cr-arb) تولید و خواص مکانیکی و ریزساختار آن با کامپوزیت تولید شده با فرایند arb مقایسه گردید. نتایج حاصل از انجام آزمون لایه کنی نشان داد که افزایش ضخامت لایه آلومینا، منجر به افزایش استحکام پیوند ورق های آلومینیوم گردیده است. در ضمن افزودن مقدار پودر کاربید تیتانیم در بین ورق های آلومینیوم، موجب کاهش استحکام پیوند بین آن ها شد. مشاهدات ریزساختاری نشان داد که با افزایش تعداد سیکل نورد تجمعی، توزیع ذرات تقویت کننده در زمینه یکنواخت تر شده و پیوند بین ذرات و زمینه بهبود می یابد. با بررسی خواص مکانیکی مشخص شد که افزایش تعداد سیکل نورد موجب افزایش استحکام کششی، استحکام برشی نهایی و ریز سختی گردیده است. به علاوه درصد ازدیاد طول کامپوزیت در سیکل های اولیه دچار کاهش شده و پس از آن روند افزایشی را طی کرد. بررسی تأثیر افزایش درصد حجمی فازهای تقویت کننده نشان داد که در مقدار کاربید تیتانیم ثابت، با افزایش میزان آلومینا تا حدود6/1 درصد حجمی، استحکام کامپوزیت افزایش و در مقادیر بیشتر آلومینا، کاهش می یابد. در حالی که در مقدار ثابت آلومینا، افزودن بیش از 1 درصد حجمی کاربید تیتانیم استحکام را کاهش می دهد. بررسی سطوح شکست نمونه ها نشان داد که مکانیزم شکست در کامپوزیت های تولید شده با فرایند arb از نوع شکست نرم برشی می باشد. اندازه گیری پارامترهای ریزساختاری با استفاده از نرم افزار maud نشان داد که پس از انجام هشت سیکل فرایند arb، اندازه دانه در کامپوزیت هیبریدی و آلومینیوم خالص به ترتیب حدود 75 و 155 نانومتر شده است. درضمن کامپوزیت تولید شده با فرایند cr-arb، دارای ریزساختار یکنواخت تر و خواص مکانیکی بهتری نسبت به کامپوزیت تولید شده با فرایند arb بود.