Skip to main content
SUPERVISOR
Aboozar Taherizadeh,MohammadReza Toroghinejad
ابوذر طاهري زاده (استاد راهنما) محمدرضا طرقي نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Alireza Bagheri
عليرضا باقري

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Effect of cold roll bonding and annealing processes on the mechanical properties and formability of brass-IF steel layered composite
In this research, three-layer composite of brass-IF-brass was fabricated by cold roll bonding process (CRB) and the effect of CRB process parameters on bond strength, mechanical properties and formability of composite were investigated. Firstly, the influence of process parameters such as thickness reduction and pre-rolling annealing, Surface roughness and heat treatment after rolling on bond strength between layers and mechanical properties of composite was evaluated. Bonding quality was assessed by peeling test. Then fracture surface of samples obtained from peeling test rated by optical and scanning electron microscopes. Mechanical properties of composite were reckoned by hardness, micro-hardness, tensile, three point bending and punching shear tests. To estimate fracture mechanism and microstructure of samples, optical and scanning electron microscope were applied. Formability of composite were investigated at 5 optimal annealing temperatures, anisotropic and Erichsen tests were performed to assess formability of composite . The results showed that growing thickness reduction and surface roughness gave rise to an increase in bond strength. Regarding to maps of fracture surfaces obtained from elemental analysis, it was figured out that increasing the brass surface roughness compared to IF steel had more influence on the bond strength of the composite due to its vital role on bonding formation in cold rolling processing. Pre and post rolling annealing caused to raise bond strength. Due to atomic diffusion phenomenon and formation of no intermetallic particles, post rolling annealing treatment had more influence on bond strength of composite. Furthermore, increasing plastic deformation led to enhance strength and hardness of composite. Due to high energy stored in composite at thickness reduction of 80 %, dynamic recovery and dynamic recrystallization phenomena took place in layers of IF steel and brass, respectively, which led to slightly reduce hardness and strength in whole composite. An increase in surface roughness gave rise to thrive shear strength of composite. Upon scratch brushing with fixed brush, the surface of IF steel work hardened much more than brass which assigned to abrasive wear mechanism. Subsequently, an increase in surface roughness of IF steel caused to grow shear strength. Unlike case without annealing treatment, pre-annealing resulted in decreasing hardness and strength of composite. Temperature and time rise of annealing gave rise to lessen hardness, strength and increase ductility. Recrystallization phenomenon in composite completely occurred at 700°? for 10 min. Formability of composite was valuated at 500°? through 700 °? for 10 min. the results illustrated that temperature rise of annealing led to raise dome height created by Erichsen test. Additionally, a rise in annealing temperature, the normal anisotropy raised and planar anisotropy declined which caused to enlarge deep draw ability in composite. Keywords: Layered composite, Cold Roll bonding (CRB), Bond strength, mechanical properties, Formability .
در اين پژوهش، کامپوزيت سه لايه برنج- فولاد IF- برنج به روش فرايند نورد سرد پيوندي ساخته شد و تاثير پارمتر هاي فرايند نورد سرد پيوندي بر استحکام پيوند، خواص مکانيکي و شکل پذيري کامپوزيت مورد بررسي قرار گرفت. در ابتدا تاثير پارمتر هاي کاهش ضخامت، آنيل قبل از نورد، زبري سطوح و عمليات حرارتي بعد از نورد بر استحکام پيوند بين لايه هاي و خواص مکانيکي کامپوزيت مورد بررسي قرار گرفت. کيفيت پيوند به وسيله آزمون لايه کني موزد ارزيابي قرار گرفت. سپس سطح شکست نمونه ها بعد از آزمون لايه کني به وسيله ميکروسکوپ هاي نوري و الکتروني روبشي بررسي گرديد. خواص مکانيکي کامپوزيت توليد شده به وسيله آزمون هاي سختي سنجي، ريزسختي سنجي، کشش تک محوره، خمش سه نقطه اي و پانچ برشي ارزيابي شد. جهت بررسي مکانيزم شکست نمونه ها از ميکروسکوپ الکتروني روبشي و براي بررسي ريز ساختار از ميکروسکوپ نوري استفاده شد. با به دست آوردن 5 دماي آنيل بهينه، خواص شکل پذيري کامپوزيت در اين حالت ها مورد بررسي قرار گرفت. آزمون هاي ناهمسانگردي و اريکسن براي ازيابي خواص شکل پذيري کامپوزيت مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج نشان داد با افزايش ميزان کاهش ضخامت و زبري سطوح استحکام پيوند افزايش مي يابد. بررسي نقشه هاي آنايز عنصري سطوح شکست نشان مي دهد که نقش برنج در ايجاد پيوند بيشتر از فولاد IF است. به همين دليل افزايش زبري سطح برنج، تاثير بيشتري بر استحکام پيوند کامپوزيت مي گذارد. آنيل قبل و بعد از نورد باعث افزايش استحکام پيوند مي شوند. آنيل بعد از نورد به دليل پديده نفوذ اتمي و عدم تشکليل ذرات بين فلزي، تاثير بيشتري بر استحکام پيوندکامپوزيت مي گذارد. افزايش ميزات تغيير شکل پلاستيک باعث بيشتر شدن استحکام و سختي کامپوزيت مي شود. در کاهش ضخامت 80 درصد به دليل انرژي ذخير شده بالا در کامپوزيت، پديده بازيابي ديناميکي در لايه فولاد IF و تبلور مجدد ديناميکي در لايه برنج رخ مي دهد. اين امر باعث کاهش اندک سختي و استحکام در کل کامپوزيت مي شود. افزايش زبري سطح موجب افزايش استحکام برشي کامپوزيت مي گردد. در حين برسکاري با برس ثابت، سطح فولاد IF به دليل مکانيزم سايش خراشان، نسبت به برنج بيشتر کار سخت مي شود. در نتيجه استحکام برشي با افزايش زبري سطح فولاد IF، بيشتر افزايش مي يابد. آنيل قبل از نورد باعث کاهش سختي و استحکام کامپوزيت نسبت به حالت بدون آنيل مي شود. عمليت حرارتي بعد از نورد باعث رخ دادن پديده تبلور مجدد در کامپوزيت و کاهش کارسختي مي شود. افزايش دما و زمان آنيل موجب کاهش سختي، استحکام و افزايش شکل پذيري مي شود. در دماي 700 و زمان 10 دقيقه، پديده تبلور مجدد در کامپوزيت کامل مي شود. شکل پذيري کامپوزيت در دماهاي 500 تا 700 و زمان 10 دقيقه بررسي شد. نتايج نشان داد افزايش دماي آنيل باعث افزايش ارتفاع گنبد ايجاد شده در آزمون اريکسن مي شود. همچنين ناهمسانگردي قائم و صفحه اي با افزايش دماي آنيل، به ترتيب افزايش و کاهش مي يابند که باعث افزايش قابليت کشش عميق پذيري در کامپوزيت مي شود. کلمات کليدي: کامپوزيت لايه اي، نورد سرد پيوندي، استحکام پيوند، خواص مکانيکي، خواص شکل پذيري.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی