Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,MohammadReza Toroghinejad
کیوان رئیسی (استاد راهنما) محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hajar Farajzadeh dehkordi
هاجر فرج زاده دهکردی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Investigation of microstructure and mechanical properties of Nano hybrid composite of Aluminum/Alumina/Titanium carbide produced by rolling processes
In this study, Accumulative Roll Boning (ARB) and anodizing processes were used as useful proceeses to fabricate the nano Al/Al 2 O 3 /TiC hybrid composite with highly uniform distributed reinforcement particles. By anodizing the aluminum strips at different times, alumina layer with various thicknesses was achieved. Using the anodized strips with different thicknesses of alumina layer and adding TiC particles, Al/Al 2 O 3 /TiC hybrid composites were fabricated with different volume fractions of alumina and TiC particles. Before the fabricating hybrid composite, the peeling test was utilized for evaluating the effective parameters on bond strength of aluminum/aluminum layers. The results of this test demonstrated that increasing the thickness of alumina layer causes to enhance the bond strength of Al/Al layers and by increasing the volume fraction of TiC particles, the bond strength is declined. Microstructur e of composites in different cycles of ARB process was evaluated by scanning electron microscopy (SEM). The microscopic observations showed that after one cycle, departing and fracturing phenomena occurs in brittle alumina layer and by increasing the number of rolling cycles; the alumina fragments break down to finer particles. By applying eight rolling cycles, the distribution of reinforcement particles (Al 2 O 3 and TiC) in aluminum matrix became completely uniform. For evaluating the mechanical properties of produced hybrid composite in different cycles of process, the tensile test, shear punch test and microhardness test were utilized. It was found that if the number of ARB cycles is increased; the mechanical properties of the hybrid composite such as tensile strength, ultimate shear strength and microhardness were enhanced consequently. Elongation of composite samples; decreased dramatically in the first and two steps of composite production (initial four cycles) and it improved by progressing the process to 8th cycle. The results showed that for composites produced by ARB process, the presence of up to 1.6 vol.% alumina and 1 vol.% of TiC particles in aluminum matrix considerably enhance the tensile strength of hybrid composite. Whereas, increasing the amount of alumina and TiC particles more than the said volume fractions, declines the tensile and shear strength. SEM observations of fracture surfaces after tensile test revealed that the failure mode in produced composites by ARB process was shear ductile rupture. The crystallites size that measured by MAUD software for aluminum and the composite produced by eight cycles of ARB process reached to 155 nm and 75 nm, respectively. Finally Al/Al 2 O 3 /TiC hybrid composite was produced by Cross Roll Accumulative Roll bonding (CR-ARB) process. Comparsion of microstructure of ARB and CR-ARB processed composites indicated that the distribution of particles in CR-ARB processed composite is more uniform than the ARB processed composite. The results of investigation of mechanical properties showed that the CR-ARB processed composites have better mechanical properties as tensile and ultimate shear strength, microhardness and elongation. Keywords : Hybrid composites, Al/Al 2 O 3 /TiC, Accumulative roll bonding (ARB), Cros
در پژوهش حاضر نانو کامپوزیت هیبریدی آلومینیوم/آلومینا/کاربید تیتانیم با درصدهای حجمی مختلف ذرات تقویت کننده با استفاده از فرایند های نورد تجمعی (ARB) و آندایزینگ ساخته شد و خواص مکانیکی و ریزساختار آن مورد بررسی واقع گردید. به منظور ساخت کامپوزیت مذکور با درصدهای حجمی مختلف ذرات تقویت کننده، ورق های آلومینیوم با ضخامت های مختلف آندایز شدند و کاربید تیتانیم نیز به صورت پودر به ساختار کامپوزیت افزوده شد. قبل از اقدام به تولید کامپوزیت، شرایط ایجاد پیوند بین ورق های آلومینیوم در حضور لایه آلومینا با ضخامت های مختلف و پودر کاربید تیتانیم با درصد های حجمی متفاوت، توسط آزمون لایه کنی بررسی و پارامترهای موثر بر پیوند ایجاد شده مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت های تولید شده از آزمون های کشش تک محوری، سنبه برشی و ریز سختی سنجی استفاده شد. نحوه توزیع ذرات تقویت کننده در زمینه در سیکل های مختلف فرایند با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی ((SEM مورد مطالعه قرار گرفت. سطوح شکست نمونه ها پس از آزمون کشش نیز توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی گردید و مکانیزم شکست در کامپوزیت های تولید شده تعیین شد. پارامترهای ریزساختاری از قبیل اندازه دانه فرعی، میکرو کرنش و دانسیته نابجایی ها با استفاده از نرم افزار MAUD به دست آمد. در ادامه کامپوزیت هیبریدی آلومینیوم/ آلومینا/ کاربید تیتانیم با استفاده از فرایند نورد تجمعی متقاطع (CR-ARB) تولید و خواص مکانیکی و ریزساختار آن با کامپوزیت تولید شده با فرایند ARB مقایسه گردید. نتایج حاصل از انجام آزمون لایه کنی نشان داد که افزایش ضخامت لایه آلومینا، منجر به افزایش استحکام پیوند ورق های آلومینیوم گردیده است. در ضمن افزودن مقدار پودر کاربید تیتانیم در بین ورق های آلومینیوم، موجب کاهش استحکام پیوند بین آن ها شد. مشاهدات ریزساختاری نشان داد که با افزایش تعداد سیکل نورد تجمعی، توزیع ذرات تقویت کننده در زمینه یکنواخت تر شده و پیوند بین ذرات و زمینه بهبود می یابد. با بررسی خواص مکانیکی مشخص شد که افزایش تعداد سیکل نورد موجب افزایش استحکام کششی، استحکام برشی نهایی و ریز سختی گردیده است. به علاوه درصد ازدیاد طول کامپوزیت در سیکل های اولیه دچار کاهش شده و پس از آن روند افزایشی را طی کرد. بررسی تأثیر افزایش درصد حجمی فازهای تقویت کننده نشان داد که در مقدار کاربید تیتانیم ثابت، با افزایش میزان آلومینا تا حدود6/1 درصد حجمی، استحکام کامپوزیت افزایش و در مقادیر بیشتر آلومینا، کاهش می یابد. در حالی که در مقدار ثابت آلومینا، افزودن بیش از 1 درصد حجمی کاربید تیتانیم استحکام را کاهش می دهد. بررسی سطوح شکست نمونه ها نشان داد که مکانیزم شکست در کامپوزیت های تولید شده با فرایند ARB از نوع شکست نرم برشی می باشد. اندازه گیری پارامترهای ریزساختاری با استفاده از نرم افزار MAUD نشان داد که پس از انجام هشت سیکل فرایند ARB، اندازه دانه در کامپوزیت هیبریدی و آلومینیوم خالص به ترتیب حدود 75 و 155 نانومتر شده است. درضمن کامپوزیت تولید شده با فرایند CR-ARB، دارای ریزساختار یکنواخت تر و خواص مکانیکی بهتری نسبت به کامپوزیت تولید شده با فرایند ARB بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی