بررسی ریز ساختار و خواص مکانیکی نانو کامپوزیت هیبریدی آلومینیوم/آلومینا/کاربیدسیلیسیم ساخته شده توسط فرایند نورد تجمعی

در پژوهش حاضر دو فرایند مختلف نورد تجمعی پیوندی (arb) و نورد تجمعی پیوندی متقاطع (crarb) برای ساخت نانوکامپوزیت هیبریدی al/al2o3/sic به کار گرفته شد. از فرایند آندایزینگ برای افزودن ذرات آلومینا به زمینه استفاده گردید. ذرات کاربیدسیلیسیم نیز به صورت پودر بین لایه ها توزیع شدند. فرایندهای arb و crarb به طور موفقیت آمیزی بر روی نمونه های شامل ورق های آلومینیوم، لایه های آلومینا و ذرات پودر کاربید سیلیسیم تا 8 سیکل اعمال گردید. جهت بررسی تاثیر پارامترهایی از قبیل کاهش ضخامت، ضخامت لایه آلومینا و مقدار پودر کاربیدسیلیسیم بر استحکام پیوند بین لایه های آلومینیومی از آزمون لایه کنی بهره گرفته شد و سطح لایه های باز شده پس از آزمون توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور بررسی تغییرات ریزساختاری و نحوه توزیع ذرات در طول سیکل های مختلف فرایند های arb و crarb از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. خواص مکانیکی نمونه های کامپوزیتی با استفاده از آزمون های کشش تک محوره، سنبه برشی و ریز سختی سنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت تعیین نوع مکانیزم شکست نمونه ها پس از آزمون کشش، از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. در پایان نیز پارامترهای ریز ساختاری نمونه ها در طول سیکل های مختلف فرایند arb با استفاده از نرم افزار maud محاسبه گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش ضخامت لایه آلومینا استحکام پیوند بین لایه های آلومینیومی بهبود پیدا می کند در حالیکه افزایش مقدار پودر sic باعث کاهش استحکام پیوند می شود. افزایش مقدار کاهش در ضخامت نیز منجر به افزایش استحکام پیوند بین ورق ها گردید. بررسی ریزساختاری کامپوزیت ها نیز نشان داد که با افزایش تعداد سیکل های هر دو فرایند، تخلخل در نمونه ها کاهش یافته و توزیع ذرات آلومینا و کاربیدسیلیسیم در زمینه بهبود می یابد. به علاوه استحکام کششی، استحکام برشی و ریز سختی نمونه های تولید شده با افزایش تعداد سیکل ها بهبود یافت. درصد ازدیاد طول نمونه های کامپوزیتی تولید شده به روش های arb و crarb در دو مرحله اولیه فرایند ساخت کامپوزیت کاهش شدیدی پیدا کرد اما با ادامه ی فرایند در مرحله ی سوم ساخت کامپوزیت، بهبود یافت. در کل یکنواختی توزیع ذرات در زمینه و خواص مکانیکی کامپوزیت های ساخته شده با روش crarb بهتر از کامپوزیت arb شده بود. همچنین بررسی اثر تغییر درصد تقویت کننده بر استحکام کششی و برشی کامپوزیت های ساخته شده به روش arb نشان داد که افزایش درصد ذرات تا مقدار مشخصی باعث بهبود در این خواص می شود اما پس این مقدار، خواص کاهش می یابند. با بررسی سطح مقاطع شکست نیز مشاهده شد که مکانیزم شکست در کامپوزیت های تولید شده با روش arb از نوع شکست نرم برشی می باشد. اندازه دانه کامپوزیت هیبریدی arb شده پس از 8 سیکل به کمتر از 100 نانومتر رسید.