ساخت و ارزیابی ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت نانوساختار آلومینیوم- مس با ذرات تقویت کننده ی آلومینا توسط روش اتصال نورد تجمعی (arb)

در این پژوهش، کامپوزیت زمینه فلزی آلومینیوم-مس با ذرات تقویت کننده ی آلومینا توسط فرایند نورد تجمعی پیوندی ساخته و خصوصیات مکانیکی و ریزساختاری آن بررسی شد. لایه ی آلومینا توسط فرایند آندایزینگ روی ورق های آلومینیوم تشکیل گردید. سپس ورق آندایز شده بین دو ورق از جنس مس قرار گرفته و فرایند نورد تجمعی پیوندی روی این مجموعه انجام شد. جهت ساخت این کامپوزیت در مرحله ی اول، پارامترهای موثر بر استحکام اتصال ورق ها ارزیابی شد. برای این منظور، ورق ها طی فرایند نورد پیوندی سرد به یکدیگر متصل شدند سپس با انجام آزمون لایه کنی استحکام اتصال آنها ارزیابی شد. عوامل گوناگونی همچون کاهش ضخامت ورق ها، تغییر ضخامت لایه ها و انجام عملیات آنیل پس از نورد پیوندی سرد بررسی شدند. در نهایت سطوح حاصل از این آزمون برای هر دو طرف مس و آلومینیوم با میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون لایه کنی نشان داد با افزایش میزان کاهش ضخامت و همچنین افزایش ضخامت لایه تا 32 میکرومتر، استحکام اتصال بهبود می یابد. همچنین فرایند آنیل پس از نورد پیوندی، باعث کاهش استحکام اتصال ورق ها شد. در مرحله ی دوم به بررسی کامپوزیت آلومینیوم- مس بدون ذرات آلومینا با درصدهای مختلف مس با تغییر ضخامت لایه های فلزی و انجام فرایند آنیل در زمان ها و دماهای مختلف پرداخته شد. نتایج حاکی از آن بود که با افزایش کسر حجمی مس، استحکام کششی کامپوزیت افزایش ولی ازدیاد طول کاهش یافت. ارزیابی تأثیر فرایند آنیل بر خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیوم- مس حاکی از کاهش استحکام کششی و افزایش ازدیاد طول در زمان های پایین آنیل بود. با افزایش زمان آنیل بر میزان استحکام کششی کامپوزیت افزوده گردید با این وجود، ازدیاد طول کاهش یافت. آزمون پراش پرتو ایکس و آنالیز حرارتی روی کامپوزیت ساخته شده، انجام شد. نتایج نشان داد که طی آنیل کامپوزیت ها، عمدتاً فاز بین فلزی al4cu 9 تشکیل شد. ارزیابی سطوح شکست نیز نشان داد نحوه ی شکست در کامپوزیت های عملیات حرارتی شده غالباً به شکل ترد بود. در مرحله ی سوم، کامپوزیت آلومینیوم- مس با ذرات آلومینا با استفاده از مقادیر بهینه آزمایشات صورت گرفته با موفقیت طی هفت سیکل نورد تجمعی ساخته شد. ارزیابی های ریز ساختاری نشان داد، با افزایش سیکل-های نورد، لایه های بیشتری از مس خرد و در زمینه آلومینیوم توزیع شدند. همچنین ارزیابی خواص مکانیکی با انجام آزمون کشش تک محوری، آزمون خمش سه نقطه ای، آزمون پانچ برشی و ریزسختی ویکرز روی کامپوزیت ساخته شده، انجام شد. نتایج آزمون کشش نشان داد، با افزایش سیکل های نورد تجمعی تا سیکل سوم، استحکام کششی افزایش یافت ولی در سیکل های چهارم و پنجم، استحکام ناگهان کاهش یافت و در نهایت برای دو سیکل ششم و هفتم، استحکام کششی روند افزایشی از خود نشان داد. در ارزیابی سطوح شکست این کامپوزیت ملاحظه شد در سیکل های ابتدایی به دلیل چسبندگی ضعیف لایه های فلزی، حین آزمون کشش این لایه ها از یکدیگر جدا شدند که با افزایش سیکل های نورد تجمعی جدایش لایه ها به شکل قابل توجهی کاهش یافت. اندازه دانه های فرعی لایه های مس و آلومینیوم از داده های پراش پرتو ایکس نمونه ها توسط نرم افزار maud ارزیابی شد و نتایج نشان داد طی فرایند نورد تجمعی در هر دو طرف مس و آلومینیوم دانه های فوق ریز تشکیل شده است.