ساخت و ارزیابی نوارهای کامپوزیت لایه ای آلومینیوم-مس به روش فرایند تکراری نورد سرد تجمعی با تازدن

فرایندهای نورد تجمعی (arb) و نورد سرد تکراری با تازدن (f&r)، دو روش از روش های تغییرشکل پلاستیکی شدید هستند که برای تولید کامپوزیت های لایه ای با دانه های بسیار ریز (زیر میکرون) بدون تغییر ابعاد نمونه استفاده می شوند. در تحقیق حاضر، روش نورد تجمعی با تازدن های میانی (arbf) به عنوان روشی جدید با داشتن مزایایی نسبت به دو روش arb و f&r معرفی شده است. فرایند arbf تا 12 سیکل (کرنش معادل 4/10) روی نوارهای آلومینیوم (aa1100) و مس خالص 9/99% برای تولید کامپوزیت لایه ای آلومینیوم-مس با موفقیت انجام شد؛ که مرحله اول فرایند شامل آماده سازی سطح دو نوار آلومینیومی و مسی با ابعاد یکسان، روی هم قرار دادن آن ها، نورد دو ورق با کاهش در ضخامت 50% و اتصال دو نوار به یکدیگر است. آماده سازی مجدد سطح کامپوزیت دولایه، یک بار تازدن در راستای طولی و نورد مجدد با 50 درصد کاهش در ضخامت ادامه فرایند ساخت کامپوزیت آلومینیوم-مس را تشکیل می دهد. به دلیل عدم تغییر ضخامت ماده اولیه، تکرار فرایند تا رسیدن به کرنش های بسیار بالا امکان پذیر است. تغییرات ساختار لایه ها در حین فرایند arbf توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی (sem) مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی خواص مکانیکی نوار های کامپوزیتی arbf شده، از آزمایش های کشش تک محوری و ریز سختی سنجی استفاده شد. بررسی سطح شکست نمونه های arbf شده پس از انجام آزمایش کشش با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام گرفت. همچنین، نفوذ درهم اتم های آلومینیوم و مس به وسیله آنالیز های عنصری line scan و x-ray mapping مورد بررسی قرار گرفت. عملیات حرارتی کامپوزیت های تولیدی جهت تشکیل کامپوزیت فلز-ترکیب بین فلزی نیز انجام شد. نتایج نشان داد که پس از 10 سیکل از فرایند arbf، کامپوزیت نسبتاً همگن آلومینیوم- مس با توزیع یکنواخت لایه های مس در زمینه آلومینیوم به وجود می آید. با انجام فرایند arbf روی کامپوزیت لایه ای آلومینیوم-مس تا 10 سیکل، استحکام و سختی حدود 2 و 3 برابر مقدار آن ها برای نمونه دولایه اولیه افزایش یافت. نتایج نشان داد که تغییرات خواص مکانیکی حین فرایند arbf با تغییرات ساختار لایه ها مطابقت دارد. همچنین با بررسی سطح شکست مشخص شد که شکست در نمونه های کامپوزیتی arbf شده، به صورت ترکیبی از شکست داکتیل با مکانیزم تشکیل دیمپل های برشی و شکست ترد اتفاق افتاده است. علاوه بر آن، بررسی های نفوذ حاکی از نفود بیشتر اتم های مس نسبت به آلومینیوم است. تشکیل ترکیبات بین فلزی al2cu، al4cu9 و alcu در اثر عملیات حرارتی کامپوزیت های آلومینیوم-مس از دیگر نتایج بدست آمده در این پژوهش است.