جوش سردبین مس و آلومیینم از طریق نورد و بررسی خواص آن

در طی این پژوهش، دو فلزی های دولایه و سه لایه مس - آلومینیم از روش جوش سرد نوردی تولید شده اند. اثر کاهش ضخامت اعمالی بر استحکام جوش سرد بررسی و مکانیزم موثر در تغییرات استحکام باند با نظریه میکروپین ها توضیح داده شده است. تغییر استحکام جوش سرد در اثر آنیل کوتاه مدت مورد ارزیابی قرار گرفته و با اعمال کاهش ضخامت های مختلف طی نورد روند تغییرات هدایت الکتریکی دو فلزی آلومینیوم و مس مورد تحقیق واقع گردیده است. مشاهدات نشان می دهند که روند تغییرات الکتریکی و استحکام باند در اثر تغییر کاهش ضخامت اعمالی مشابه می باشند. بر همین اساس یک روش جدید آزمون غیرمخرب به کمک آزمایش هدایت الکتریکی برای ارزیابی استحکام و کیفیت باند پیشنهاد شده است. در بخش دیگر این پژوهش نمونه های دو فلزی سه لایه مس - آلومینیوم - مس در دمای 250 درجه سانتیگراد از 1 تا 1000 ساعت در یک کوره الکتریکی آنیل شده اند. به کمک میکروسکوپ نوری و الکترونی، افزایش ضخامت فازهای بین فلزی با گذشت زمان آنیل بررسی گردیده اند. به منظور شناسایی ترکیب استوکیومتری فازهای بین فلزی آنالیز ‏‎eds‎‏ به صورت نقطه ای انجام گرفته است. نتایج آزمایش ها مبین آن است که لایه های میانی از فازهای بین فلزی مختلفی تشکیل می شود که هر لایه شامل فاز جداگانه ای است لایه های شناسایی شده از طرف آلومینیم به ترتیب ‏‎cual2, cua1‎‏، محلول فوق اشباع آلومینیوم در مس ‏‎cu3a1, cu4al3‎‏ می باشند. همچنین نتایج نشان می دهند که مکانیزم رشد فازهای بین فلزی یک تحول منحصرا دیفوزیونی نیست بلکه واکنش شیمیایی بین مس و آلومینیوم نیز بر چگونگی تشکیل فازها موثر است. توسط آزمایش لایه کنی ‏‎(peeling test)‎‏ استحکام باند در نمونه هایی که ضخامت های مختلفی از فازهای بین فلزی در فصل مشترک مس - آلومینیوم رشد داده شده بود، مورد سنجش قرار گرفته است. به کمک یک میکرو اهم متر دقیق مقاومت ویژه نمونه های با ضخامت های مختلف از فازهای بین فلزی اندازه گیری شده است. مشاهدات نشان می دهند که با افزایش ضخامت لایه های بین فلزی، استحکام باند کاهش یافته و مقاومت ویژه دو فلزی افزایش می یابد. همچنین، تحلیل ریاضی نورد تسمه های دو و سه لایه از روش حد فوقانی ‏‎(upper bound)‎‏ انجام و یک مدل ریاضی ارائه شده است. به کمک این مدل ریاضی می توان بین فاکتورهای موثر در جوش سرد نوردی که عبارتند از، توان لازم برای نورد، نیروی لازم برای نورد، قطر غلطکها، سرعت خطی غلطکها، فاکتور اصطکاک، تنش تسلیم دو فلز، ضخامت اولیه لایه ها، ضخامت نهایی لایه ها و... ارتباط برقرار کرد. با استفاده از یک بسته نرم افزاری به نام ‏‎gino‎‏ مدل ریاضی متمایز شده است. از مینیمم کردن میتوان محاسبه و پیش بینی نمود برای ایجاد جوش متالورژیکی از روش نورد به چه توان و نیرویی نیاز است. همچنین ضخامت نهائی لایه های دو فلزی بعد از نورد با استفاده از مدل ارائه شده قابل محاسبه و پیش بینی می باشد.