Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Ali Shafyei
محمدرضا طرقي نژاد (استاد راهنما) علي شفيعي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majed Zabihi
ماجد ذبيحي

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Investigation of Microstructure, Mechanical Properties and Workability of Al/Al2O3 Composite Produced by Powder Metallurgy and Accumulative Roll Bonding Processes
In this study, aluminum matrix composites with 2, 4, 6 and 10 wt% alumina were produced using powder metallurgy, mechanical milling and vacuum hot pressing techniques; then, this was followed by hot-rolling process. Microstructure and mechanical properties of the samples were investigated by optical and scanning electron microscopes and tensile and shear punch and hardness tests, respectively. Microscopic evaluations of the hot-rolled composites showed a uniform distribution of alumina particles in the aluminum matrix. It was found that with increasing alumina content in the matrix, tensile strength, shear strength and hardness were increased and the percentage of tensile elongation and shear elongation was also decreased. Scanning electron microscope was used to investigate aluminum/alumina interfaces and fracture surfaces of the hot rolled specimens after tensile test. Scanning electron microscope observations demonstrated that the failure mode in the hot-rolled Al-2wt% Al 2 O 3 composite strips is a typical ductile fracture, while the failure mode was shear ductile fracture with more flat surfaces in Al-4wt% Al 2 O 3 strips. During hot rolling, AMCs with 6 and 10 wt% Al 2 O 3 were fractured whereas strip composites with 2 and 4 wt% Al 2 O 3 were produced successfully. Again, these procedures have been done in second part. But the amount of alumina content was changed to 0.2, 0.4 and 0.8 wt%. Also, for reducing of strain hardening effect due to mechanical milling, degassing process has been done in 673 K for 30 minutes. After accomplishment of hot rolling process on the samples, they followed by accumulative roll bonding process. The accumulative roll bonding process has been done successfully for 5 cycles. The accumulative roll bonding process was used in this project as a new and effective method for manufacturing high-strength and highly-uniform aluminum/alumina composite strips. Microstructural evolution and mechanical properties of the resulting composites were investigated. These composites show an excellent Al 2 O 3 particles distribution in the aluminum matrix. Shear punch investigation shown that ultimate shear strength and shear yield strength were increased with increasing the cycles of accumulative roll bonding. Scanning electron microscope observations from shear punch-ed surfaces show that with increasing the accumulative roll bonding cycles, surface roughness were improved. Keywords: Aluminum matrix composite, Powder metallurgy, Vacuum hot pressing, Mechanical milling, Hot rolling, Accumulative roll bonding, Mechanical properties, Workability, Fracture surfaces, Shear punch test, Shear surfaces.
چکيده در اين پژوهش کامپوزيت هاي زمينه آلومينيمي حاوي 2، 4، 6 و 10% وزني آلومينا توسط فرايندهاي متالورژي پودر، آسياکاري مکانيکي و پرس داغ تحت خلاء توليد شدند و سپس تحت عمليات نورد داغ قرار گرفتند. ريزساختار و خواص مکانيکي نمونه ها به ترتيب توسط ميکروسکوپ هاي نوري و الکتروني روبشي و آزمون هاي کشش تک محوري، سنبه برشي و سختي مورد ارزيابي قرار گرفتند. بررسي هاي ريزساختاري از ورق هاي کامپوزيتي نورد داغ شده توزيعي يکنواخت از ذرات آلومينا را در زمينه ي آلومينيمي نشان داد. با افزايش ذرات آلومينا در زمينه، استحکام کششي، استحکام برشي و سختي افزايش يافت در صورتيکه درصد ازديادطول کششي و برشي با کاهش همراه بود. از ميکروسکوپ الکتروني روبشي براي ارزيابي فصل مشترک آلومينيم/آلومينا و بررسي سطوح شکست نمونه هاي نورد داغ شده پس از انجام آزمون کشش تک محوري استفاده شد. مشاهدات ميکروسکوپ الکتروني بيان کننده ي حالت تخريب از نوع شکست نسبتاً نرم در نمونه حاوي 2% وزني آلومينا بود، در حالي که در نمونه حاوي 4% وزني آلومينا با سطوح شکست صاف بيشتري همراه بود. در حين اعمال فرايند نورد داغ، کامپوزيت هاي حاوي 6 و 10% وزني آلومينا دچار شکست شدند، در حاليکه کامپوزيت هاي حاوي 2 و 4% وزني آلومينا با موفقيت نورد شدند. به اين دليل، در بخش دوم پژوهش، درصد وزني آلومينا به 2/0، 4/0 و 8/0% وزني تغيير پيدا کرد. همچنين، براي کاهش اثر کارسختي به علت آسياکاري مکانيکي، فرايند گاززدايي در دماي K673 به مدت 30 دقيقه تحت خلاء انجام پذيرفت. بعد از اعمال فرايند نورد داغ، نمونه ها تحت عمليات نورد تجمعي پيوندي قرار گرفتند. اين فرايند با موفقيت تا پنج سيکل بر روي تمامي نمونه هاي سري دوم انجام گرفت. از فرايند نورد تجمعي پيوندي در اين پروژه به عنوان يک روش کاملاً جديد و قابل توجه براي توليد ورق هاي کامپوزيتي توليد شده استفاده گرديد. در ادامه، ريزساختار و خواص مکانيکي ورق هاي کامپوزيتي توليد شده مورد بررسي قرار گرفت. مشاهدات نشان داد که اين ورق هاي مستحکم کامپوزيتي توزيعي بسيار عالي از ذرات تقويت کننده را دارند. بررسي هاي آزمون سنبه برشي حاکي از آن بود که استحکام برشي نهايي و تسليم با افزايش تعداد سيکل هاي نورد تجمعي، افزايش يافته است. همچنين، مشاهدات ميکروسکوپ الکتروني روبشي از سطوح برش ورق هاي سوراخ شده نشان داد که با افزايش تعداد سيکل هاي نورد تجمعي پيوندي، کيفيت سطح بهبود يافته و از مقدار زبري کاسته شده است. کلمات کليدي: کامپوزيت زمينه آلومينيمي، متالورژي پودر، پرس داغ تحت خلاء، آسياکاري مکانيکي، نورد داغ، نورد تجمعي پيوندي، خواص مکانيکي، کارپذيري، بررسي سطوح شکست، آزمون سنبه برشي، ارزيابي سطوح برش.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی