Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Hossein Edris,Fakhreddin Ashrafizadeh
محمدرضا طرقي نژاد (استاد راهنما) حسين ادريس (استاد راهنما) سيدفخرالدين اشرفي زاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Aryan Eghbali miandoab
آرين اقبالي مياندوآب

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Evaluation of Structure and Mechanical Properties of Multi Layered AITi Composite Produced by Accumulative Roll Bonding (ARB) Process
Evaluation of Structure and Mechanical Properties of Multi Layered Al/Ti Composite Produced by Accumulative Roll Bonding (ARB) Process Ashrafif@cc.iut.ac.ir Techniques of severe plastic deformation have been of continual interest in the production of novel metallic microstructures. Among these techniques, accumulative roll bonding has been extensively used to produce multi-layered composites. ARB process can be used as an innovative and appropriate way of multi-layer composite production for the sake of its simplicity and cheaper primary commodity. Multi-layered Al/Ti composites were produced by accumulative roll bonding (ARB) process using Al 1100 and commercial Ti sheets. Sheets were cut into 5cm×10 cm in size and degreased with acetone and wire brushed. Al sheets 500?m thick and Ti sheets 600?m thich were used in this study. After degreasing with acetone and scratch brushing by circular steel brush, the brushed sheets were stacked in the manner of two aluminum layers clad alternatively to one titanium layer. Roll bonding was conducted under the condition that the reduction in thickness per cycle was 50%. This 1.8 mm multilayer sample was rolled down to 0.8 mm thick. The roll-bonded sheet was cut into two sheets of initial dimensions. The sample was scratch brushed, stacked and then rolled again. This procedure was repeated for up to eight cycles. In this process, it was observed that Ti layers necked and fractured as accumulative roll bonding passes increased. multilayered Al/Ti composite with homogeneously distributed fragmented Ti layers in aluminum matrix was produced After eight ARB passes. Structure and mechanical properties of these multi-layer composites were evaluated at different passes of ARB process. During ARB, it was observed that the strength and micro-hardness of produced composites increased as the strain increased with the number of ARB passes. The maximum tensile strength reached 360 MPa at the eighth cycle. Microhardness of Al and Ti layers experienced a sharp rise after eight cycles of ARB from 28 VHN and 187 VHN to 71 VHN and 315 VHN. Fracture surface of the samples after the tensile test were examined using scanning electron microscopy (SEM). Observation revealed evidence of a mixture of mechanisms: cleavage and ductile failure. The crystallite size of Al and Ti were calculated using MAUD software that based on Riet-Veld method. transmission electron microscopy micrograph showed that the Al grain size reached to 300 nanometer after 8 cycles of ARB. It was observed that the layer thickness of diffused atoms between Al and Ti were increased by increasing the number of ARB cycles. X-ray diffraction patterns of the rolled samples show that there is no new crystalline phase. Heat
چکيده: فرايند نورد تجمعي (ARB) از فرايندهاي تغيير شکل پلاستيکي شديد مي‌باشد که اخيراً براي ساخت کامپوزيت‌هاي لايه‌اي فلزي فوق ريز دانه مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر کامپوزيت لايه‌اي آلومينيم- تيتانيم توسط روش نورد تجمعي توليد شد. فرايند ARB تا 8 سيکل بر روي Al (AA1100) و تيتانيم خالص تجارتي انجام شد. نوارها به ابعاد cm 5cm×10 برش خورده و در استون به مدت 10 دقيقه چربي‌زدايي شدند. برس‌کاري توسط دريل و برس خورشيدي در جهت طولي نوارها انجام شد. ساندويچ اوليه شامل دو نوار آلومينيمي به ضخامت mm 5/0 و يک نوار تيتانيمي با ضخامت 6/0 در بين آن‌ها بود. پس از انجام نورد با 50% کاهش در ضخامت، نوار توليد شده در راستاي طولي از وسط برش خورده و پس از برس‌کاري روي هم قرار گرفته و نورد شدند. اين روند تا 8 سيکل ادامه يافت. براي بررسي تغييرات لايه‌هاي آلومينيم و تيتانيم در نمونه کامپوزيتي و همچنين چگونگي ايجاد پيوند بين لايه‌ها از ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني روبشي استفاده شد. از تصوير ميکروسکوپ الکتروني عبوري به عنوان شاهدي براي ريز شدن دانه‌ها استفاده شد. آزمون لايه‌کني براي بدست آوردن استحکام پيوند در شرايط مختلف نورد انجام شد. براي بررسي خواص مکانيکي نمونه‌ها آزمون ريزسختي سنجي و کشش تک محوري در پاس‌هاي مختلف انجام شد. آناليز عنصري خطي براي بررسي نفوذ درهم اتم‌هاي آلومينيم و تيتانيم انجام شد. الگوي پراش پرتو ايکس نمونه‌ها در سيکل‌هاي مختلف فرايند حضور فاز جديد را در نمونه‌ها نشان نداد. سطح شکست نمونه‌هاي کشش توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. شکست در نمونه‌ها به صورت ترکيبي از شکست نرم و ترد اتفاق افتاد. عمليات حرارتي روي نمونه‌هاي کامپوزيتي صورت گرفت. نمونه‌هاي 8 سيکل ARB شده در 3 دماي 550، 600 و 700 درجه سانتي‌گراد تحت عمليات حرارتي قرار گرفتند. با توجه به الگوي پراش پرتو ايکس نمونه‌ها و نتايج آناليز عنصري EDS فاز جديد، Al 3 Ti تشخيص داده شد. براي بررسي تاثير کرنش اعمالي بر روي نفوذ اتم‌ها، نمونه‌هاي کامپوزيتي پس از 4، 6 و 8 سيکل از فرايند ARB در دماي 600 درجه سانتي‌گراد و به مدت 10 دقيقه عمليات حرارتي شده و الگوي پراش پرتو ايکس مربوط به آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت. مشخص شد با افزايش کرنش اعمالي نرخ نفوذ افزايش مي‌يابد. الگوهاي پراش پرتو ايکس مربوط به نمونه‌هاي کامپوزيتي در سيکل‌هاي مختلف فرايند ARB توسط روش ريت-ولد به وسيله نرم افزار MAUD تحليل شد. با استفاده از اين نرم افزار اندازه دانه فرعي آلومينيم و تيتانيم، ميکروکرنش و دانسيته نابجايي‌ها در سيکل‌هاي مختلف فرايند، بدست آمد. کلمات کليدي: تغيير شکل پلاستيکي شديد، نورد تجمعي، کامپوزيت لايه‌اي آلومينيم- تيتانيم، خواص مکانيکي، ترکيب بين فلزي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی