نانولوله های کربنی به واسطه دارا بودن ویژگی های منحصر به فرد، به عنوان گزینه مناسبی برای تقویت کامپوزیت های زمینه فلزی به شمار می روند. در این پژوهش نانوکامپوزیت های ریختگی a356-cnt با استفاده از فرآیند ریخته گری کوبشی و با اضافه نمودن ورق های کامپوزیتی al-cnt حاصل از فرآیند آنیل و نورد اتصالی پیوسته به مذاب زمینه تولید شدند. این کار به منظور بهبود ترشوندگی و توزیع مناسب تر نانولوله های کربنی در کامپوزیت انجام گردید. در ادامه تأثیر افزودن نانولوله های کربنی و فرآیند ریخته گری کوبشی بر خصوصیات ساختاری، مکانیکی، فیزیکی و سرعت خوردگی نانوکامپوزیت های تولیدی بررسی گردید. همچنین روابط ریاضی بین پارامترهای ورودی سیستم و نتایج خروجی آن توسط نرم افزار design-expert مدل شده و محدوده بهینه پارامترهای ورودی جهت حصول بهترین نتایج محاسبه گردید. نتایج حاکی از کاهش اندازه دانه و فواصل بین بازوهای دندریتی ثانویه، افزایش استحکام نهایی برشی و استحکام تسلیم برشی در دمای محیط و دمای بالا و افزایش استحکام خمشی در اثر کامپوزیت سازی به روش ریخته گری کوبشی بود. با اعمال فشار بر مذاب چگالی نمونه ها افزایش و تخلخل آنها کاهش، و با اضافه نمودن نانولوله های کربنی به ساختار چگالی نمونه ها کاهش و تخلخل آنها افزایش یافت. نانوکامپوزیت های تولید شده به روش ریخته گری کوبشی حدود 85 درصد استحکام برشی خود را در دمای 300 درجه سانتیگراد نسبت به دمای محیط حفظ کردند در حالی که این مقدار برای آلیاژ a356 تقویت نشده ریختگی بدون اعمال فشار حدود 58 درصد بود. رسانایی الکتریکی قطعات تولیدی با اضافه شدن نانولوله های کربنی و اعمال فشار در فرآیند ریخته گری کوبشی کاهش یافت. سرعت خوردگی در اثر اضافه نمودن نانولوله های کربنی به ساختار کاهش و در اثر اعمال فشار در فرآیند ریخته گری کوبشی افزایش یافت. با استفاده از روابط ریاضی به دست آمده مناسب ترین فشار، میزان نانولوله های کربنی و دما جهت حصول خواص بهینه به ترتیب mpa 65/137، wt% 5/0 و 75/666 درجه سانتیگراد محاسبه شد.

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.

در پژوهش حاضر تاثیر مسیر های کرنش در فرایند نورد تجمعی پیوندی (arb) بر خواص مکانیکی و ریز ساختاری نوار های برنج 40/60 مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از نورد تجمعی پیوندی مستقیم (مسیر a) و همچنین نورد تجمعی پیوندی با زاویه های چرخش 90 درجه در جهت پادساعتگرد (مسیر bc)، 90± (مسیر ba) و 180 درجه (مسیر c) استفاده شد. در فرایند نورد تجمعی پیوندی با مسیر a نمونه ها در سیکل دوم چرخانده نشد در حالی که در مسیرهای bc، ba و c نمونه ها پس از نورد در سیکل اول به ترتیب 90 درجه در جهت پادساعتگرد ، 90± و 180 درجه حول محور عمود بر جهت نورد چرخانده شد. جهت انجام این پژوهش از نوارهای برنج 40/60 تجاری با ضخامت 1 میلی متر و در ابعاد 6 × 10 سانتی متر برای مسیر های a و c و 6 × 6 سانتیمتر برای مسیرهای ba و bc استفاده گردید. فرایند نورد تجمعی پیوندی با مسیرهای مختلف تا 5 سیکل (کرنش معادل 0/4) روی ورق های برنجی با موفقیت انجام شد. به منظور بررسی شرایط پیوند های ایجاد شده در طی فرایند نورد تجمعی پیوندی از میکروسکوپ نوری استفاده شد. نتایج نشان داد که در مسیر های a و c با افزایش تعداد سیکل، پیوندهای ایجاد شده در سیکل های قبل بهبود یافته است ولی در مسیر های ba و bc، پیوند های ایجاد شده در فصل مشترک عدم چسبندگی بیشتری را نسبت به دو مسیر قبل نشان دادند. به منظور بررسی خواص مکانیکی ورق های نورد تجمعی شده با مسیر های مختلف از آزمون کشش تک محوری و سختی سنجی استفاده شد. نتایج نشان داد که استحکام کششی و سختی در تمامی مسیر ها تا سه برابر نمونه اولیه افزایش یافت. همچنین برای درک بهتر کرنش برشی اعمالی، این کرنش برشی شبیه سازی شده و برای هر چهار مسیر ارائه و با هم مقایسه شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی کرنش های برشی نشان داد که کرنش های برشی بیشترین مقدار خود را زمانی دارا هستند که مسیر کرنش در حین فرایند تغییر نکند. علاوه بر این، اندازه دانه های فرعی ایجاد شده، چگالی نابجایی ها و میکروکرنش در ورق های arb شده با آنالیز داده های پراش پرتوایکس و به کار گیری روش ریت ولد در هر مسیر تخمین و با هم مقایسه شد. نتایج نشان داد که اندازه دانه فرعی در هر مسیر به طور متوسط بین nm 32-22 بود. بررسی سطوح شکست نمونه های نورد تجمعی شده در مسیر های مختلف پس از آزمون کشش با میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت و مشخص شد که شکست در ورق های تولید شده در هر چهار مسیر دارای شکست نرم با مکانیزم دیمپل های برشی است.

در این پژوهش به تولید و بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد عاری از عناصر بین نشین نانوساختار پرداخته شده است. بدین منظور از فرایند نورد تجمعی چهارلایه در دمای محیط و افزودن میکروذرات و نانوذرات کاربید سیلیسیم در حین فرایند به فولاد عاری از عناصر بین نشین جهت دستیابی به ساختار نانو استفاده گردید. اندازه دانه ی نهایی به دست آمده برای نمونه های فولاد خالص، کامپوزیت و نانوکامپوزیت به ترتیب برابر با 95، 73 و 55 نانومتر بودند که در هر سه حالت، ساختار نانو در فولاد به وجود آمد. نتایج مربوط به خواص مکانیکی نشان داد که با افزایش تعداد سیکل، مقدار استحکام کششی به طور مداوم افزایش می یابد. با انجام فرایند آنیل، استحکام و انعطاف پذیری به ترتیب کاهش و افزایش یافتند. بافت برشی در سیکل سوم برای فولاد خالص، سیکل دوم برای کامپوزیت و سیکل اول برای نانوکامپوزیت غالب بود.