Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Abbas Najafi-zadeh
محمدرضا طرقي نژاد (استاد راهنما) عباس نجفي زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Omid Ghaderi
اميد قادري

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.
چکيده در اين پژوهش از دو فرايند مختلف تغيير شکل پلاستيک شامل نورد تجمعي (ARB) و آنيل و نورد پيوندي مکرر(CAR) براي توليد کامپوزيت زمينه‌ي فلزي مس- کاربيد سيليسيم استفاده گرديد. فرايندهاي ARB و CAR به طور موفقيت‌آميزي تا نه سيکل روي ورق‌هاي مسي که ذرات کاربيد سيليسيم در بين آن‌ها پراکنده گرديده بود، انجام گرديد. جهت ارزيابي استحکام پيوند بين لايه‌هاي مسي و پارامترهاي تأثيرگذار روي آن از آزمون لايه‌کني بهره گرفته شد و سطح مقطع شکست لايه‌ها پس از آزمون توسط ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني روبشي بررسي شد. همچنين کيفيت پيوند و توزيع پودر بين لايه‌ها در نمونه‌هاي کامپوزيت در حين فرايندهاي توليد توسط ميکروسکوپ نوري بررسي گرديد. براي تعيين خواص مکانيکي نمونه‌هاي کامپوزيت در حين انجام فرايندهاي ARB و CAR آزمون‌هاي کشش تک‌محوري و سختي‌سنجي به روش ويکرز صورت گرفت. جهت تعيين نوع مکانيزم شکست پس از آزمون کشش، از ميکروسکوپ الکتروني روبشي استفاده گرديد. همچنين بررسي هاي پارامتر بافت نمونه‌ها در سيکل‌هاي مختلف با استفاده از الگوهاي پراش پرتو ايکس صورت گرفت. اندازه‌گيري مقاومت الکتريکي نمونه ها به وسيله دستگاه چهار پروبه انجام شد. اندازه دانه ها براي نمونه هاي ساخته شده ARB با استفاده از الگوهاي پراش پرتو ايکس و توسط نرم افزار MAUD به دست آمد. نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد که با افزايش تعداد سيکل‌هاي فرايند، تخلخل در نمونه‌ها کاهش يافته و توزيع ذرات پودر در زمينه و همچنين کيفيت پيوند بهبود مي‌يابد. به علاوه، با پيشرفت فرايند، استحکام کششي نمونه‌هاي توليد شده ارتقاء يافت. درصد ازدياد طول نمونه‌هاي کامپوزيتي توليد شده به روش‌هاي ARB و CAR در اولين مرحله از فرايند ساخت کامپوزيت کاهش شديدي پيدا کرد، اما با ادامه‌ي فرايند در مرحله‌ي دوم ساخت کامپوزيت درصد ازدياد طول بهبود يافت. بررسي‌هاي سطح مقاطع شکست نيز نشان داد که مکانيزم شکست در هر دو نمونه‌ي توليد شده به روش‌هاي ARB و CAR از نوع شکست نرم برشي بود. با بررسي بافت نمونه ها ملاحظه گرديد که براي نمونه‌هاي توليد شده به روش ARB صفحات (100) بافت غالب را تشکيل مي دهند، در حالي که نمونه هاي توليد شده به روش CAR بيش‌تر داراي بافت اتفاقي هستند. مقاومت الکتريکي نمونه مس خالص آنيل شده و نمونه‌هاي کامپوزيتي توليد شده به روش‌هاي ARB و CAR به ترتيب برابر با 48، 69 و 61 ميکرواهم بود. اندازه دانه‌ي بدست آمده توسط روش ريت‌ولد براي نمونه هاي مسي و کامپوزيتي توليد شده به روش ARB پس از سيکل نهم به ترتيب حدود 111 و 89 نانومتر بود. سپس نتايج اندازه‌گيري‌هاي انجام شده به روش ريت‌ولد با يافته‌هاي ديگر محققين مقايسه شد و نتيجه گرفته شد که اندازه دانه‌ي کامپوزيت توليد شده کمتر از m 100 مي‌باشد. کلمات کليدي : کامپوزيت‌ مس- کاربيد سيليسيم، نورد تجمعي (ARB)، آنيل و نورد پيوندي مکرر (CAR)، استحکام پيوند، ريزساختار، خواص مکانيکي، بررسي سطوح شکست، پارامتر بافت، مقاومت الکتريکي، روش ريت‌ولد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی