Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Abbas Najafi-zadeh
محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما) عباس نجفی زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Omid Ghaderi
امید قادری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Fabricating "Cu-SiCp Nano-Composite" by Accumulative Roll-Bonding (ARB) and Continual Annealing and Roll Bonding (CAR) Processes and Studying its Microstructure Physical and Mechanical Properties
In this study, two different methods of plastic deformation including: a) accumulative roll boning (ARB) and b) continual annealing and roll bonding (CAR) processes were used for the fabrication of copper- silicon carbide composite. ARB and CAR processes were applied successfully for nine cycles on the Cu strips and SiC particles were distributed between them. Peeling test was utilized for the evaluation of bond strength between copper layers and effective parameters on it. Fracture surfaces of the layers after the test were studied by optical microscopy and scanning electron microscopy. Furthermore, the quality of bonding and distribution of powder between layers in composite samples during production process were investigated by optical microscopy. Equiaxed tensile and vickers hardness tests were carried out for the measurement of mechanical properties of the samples. Also scanning electron microscopy was applied for the determination of fracture mechanism of the samples after the tensile test. Texture parameter was investigated by X-ray analysis. Electrical resistance of samples was measured by four probe instrument. For crystallite size determination of samples produced by ARB and CAR processes, rietveld method and MAUD software were used. The results indicated that when the cycles number of processes was increased, the porosities were decreased and the bonding quality between the layer of copper strips were increased. Also, the distribution of SiC particles in the Copper matrix was improved by increasing the number of cycles. Morever, the tensile strength of produced composites was enhanced by proceeding the process and finally reached to 483 MPa, after nine cycles. Elongation of composite samples; decreased dramatically in the first step of composite production by ARB and CAR processes, but it improved by proceeding the process till ninth cycle. Investigation of fracture surfaces after tensile test by SEM revealed that the failure mode in produced composites by both ARB and CAR processes was of the shear ductile rupture type. Studying the texture of the samples showed that for samples produced by CAR process, the dominant texture is (111), while for samples produced by ARB it is (100). Electrical resistance of the annealed raw copper and composites produced by CAR and ARB processes was equal to 48, 69 and 61 µ?, respectively. The crystallites size that measured by MAUD software for copper and the composite produced by nine cycles of ARB process reached to 111 nm and 89 nm, respectively. The results of mesurments by rietveld method were compared with findings of the other researchers. Therfore, it was obvious that the grain size of produced composite by ARB process is less than 100 nm. Keywords : copper- silicon carbide composite, Accumulative roll bonding (ARB), Continual annealing and roll bonding (CAR), Bond strength, Microstructure, Mechanical properties, Fractography, texture parameter, electrical resistance, Reitveld method.
در این پژوهش از دو فرایند مختلف تغییر شکل پلاستیک شامل نورد تجمعی (ARB) و آنیل و نورد پیوندی مکرر(CAR) برای تولید کامپوزیت زمینه‌ی فلزی مس- کاربید سیلیسیم استفاده گردید. فرایندهای ARB و CAR به طور موفقیت‌آمیزی تا نه سیکل روی ورق‌های مسی که ذرات کاربید سیلیسیم در بین آن‌ها پراکنده گردیده بود، انجام گردید. جهت ارزیابی استحکام پیوند بین لایه‌های مسی و پارامترهای تأثیرگذار روی آن از آزمون لایه‌کنی بهره گرفته شد و سطح مقطع شکست لایه‌ها پس از آزمون توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. همچنین کیفیت پیوند و توزیع پودر بین لایه‌ها در نمونه‌های کامپوزیت در حین فرایندهای تولید توسط میکروسکوپ نوری بررسی گردید. برای تعیین خواص مکانیکی نمونه‌های کامپوزیت در حین انجام فرایندهای ARB و CAR آزمون‌های کشش تک‌محوری و سختی‌سنجی به روش ویکرز صورت گرفت. جهت تعیین نوع مکانیزم شکست پس از آزمون کشش، از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. همچنین بررسی های پارامتر بافت نمونه‌ها در سیکل‌های مختلف با استفاده از الگوهای پراش پرتو ایکس صورت گرفت. اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی نمونه ها به وسیله دستگاه چهار پروبه انجام شد. اندازه دانه ها برای نمونه های ساخته شده ARB با استفاده از الگوهای پراش پرتو ایکس و توسط نرم افزار MAUD به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که با افزایش تعداد سیکل‌های فرایند، تخلخل در نمونه‌ها کاهش یافته و توزیع ذرات پودر در زمینه و همچنین کیفیت پیوند بهبود می‌یابد. به علاوه، با پیشرفت فرایند، استحکام کششی نمونه‌های تولید شده ارتقاء یافت. درصد ازدیاد طول نمونه‌های کامپوزیتی تولید شده به روش‌های ARB و CAR در اولین مرحله از فرایند ساخت کامپوزیت کاهش شدیدی پیدا کرد، اما با ادامه‌ی فرایند در مرحله‌ی دوم ساخت کامپوزیت درصد ازدیاد طول بهبود یافت. بررسی‌های سطح مقاطع شکست نیز نشان داد که مکانیزم شکست در هر دو نمونه‌ی تولید شده به روش‌های ARB و CAR از نوع شکست نرم برشی بود. با بررسی بافت نمونه ها ملاحظه گردید که برای نمونه‌های تولید شده به روش ARB صفحات (100) بافت غالب را تشکیل می دهند، در حالی که نمونه های تولید شده به روش CAR بیش‌تر دارای بافت اتفاقی هستند. مقاومت الکتریکی نمونه مس خالص آنیل شده و نمونه‌های کامپوزیتی تولید شده به روش‌های ARB و CAR به ترتیب برابر با 48، 69 و 61 میکرواهم بود. اندازه دانه‌ی بدست آمده توسط روش ریت‌ولد برای نمونه های مسی و کامپوزیتی تولید شده به روش ARB پس از سیکل نهم به ترتیب حدود 111 و 89 نانومتر بود. سپس نتایج اندازه‌گیری‌های انجام شده به روش ریت‌ولد با یافته‌های دیگر محققین مقایسه شد و نتیجه گرفته شد که اندازه دانه‌ی کامپوزیت تولید شده کمتر از m 100 می‌باشد. کلمات کلیدی : کامپوزیت‌ مس- کاربید سیلیسیم، نورد تجمعی (ARB)، آنیل و نورد پیوندی مکرر (CAR)، استحکام پیوند، ریزساختار، خواص مکانیکی، بررسی سطوح شکست، پارامتر بافت، مقاومت الکتریکی، روش ریت‌ولد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی