Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Ali Shafyei
محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما) علی شفیعی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majed Zabihi
ماجد ذبیحی

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.
در این پژوهش کامپوزیت های زمینه آلومینیمی حاوی 2، 4، 6 و 10% وزنی آلومینا توسط فرایندهای متالورژی پودر، آسیاکاری مکانیکی و پرس داغ تحت خلاء تولید شدند و سپس تحت عملیات نورد داغ قرار گرفتند. ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه ها به ترتیب توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی و آزمون های کشش تک محوری، سنبه برشی و سختی مورد ارزیابی قرار گرفتند. بررسی های ریزساختاری از ورق های کامپوزیتی نورد داغ شده توزیعی یکنواخت از ذرات آلومینا را در زمینه ی آلومینیمی نشان داد. با افزایش ذرات آلومینا در زمینه، استحکام کششی، استحکام برشی و سختی افزایش یافت در صورتیکه درصد ازدیادطول کششی و برشی با کاهش همراه بود. از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای ارزیابی فصل مشترک آلومینیم/آلومینا و بررسی سطوح شکست نمونه های نورد داغ شده پس از انجام آزمون کشش تک محوری استفاده شد. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی بیان کننده ی حالت تخریب از نوع شکست نسبتاً نرم در نمونه حاوی 2% وزنی آلومینا بود، در حالی که در نمونه حاوی 4% وزنی آلومینا با سطوح شکست صاف بیشتری همراه بود. در حین اعمال فرایند نورد داغ، کامپوزیت های حاوی 6 و 10% وزنی آلومینا دچار شکست شدند، در حالیکه کامپوزیت های حاوی 2 و 4% وزنی آلومینا با موفقیت نورد شدند. به این دلیل، در بخش دوم پژوهش، درصد وزنی آلومینا به 2/0، 4/0 و 8/0% وزنی تغییر پیدا کرد. همچنین، برای کاهش اثر کارسختی به علت آسیاکاری مکانیکی، فرایند گاززدایی در دمای K673 به مدت 30 دقیقه تحت خلاء انجام پذیرفت. بعد از اعمال فرایند نورد داغ، نمونه ها تحت عملیات نورد تجمعی پیوندی قرار گرفتند. این فرایند با موفقیت تا پنج سیکل بر روی تمامی نمونه های سری دوم انجام گرفت. از فرایند نورد تجمعی پیوندی در این پروژه به عنوان یک روش کاملاً جدید و قابل توجه برای تولید ورق های کامپوزیتی تولید شده استفاده گردید. در ادامه، ریزساختار و خواص مکانیکی ورق های کامپوزیتی تولید شده مورد بررسی قرار گرفت. مشاهدات نشان داد که این ورق های مستحکم کامپوزیتی توزیعی بسیار عالی از ذرات تقویت کننده را دارند. بررسی های آزمون سنبه برشی حاکی از آن بود که استحکام برشی نهایی و تسلیم با افزایش تعداد سیکل های نورد تجمعی، افزایش یافته است. همچنین، مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطوح برش ورق های سوراخ شده نشان داد که با افزایش تعداد سیکل های نورد تجمعی پیوندی، کیفیت سطح بهبود یافته و از مقدار زبری کاسته شده است. کلمات کلیدی: کامپوزیت زمینه آلومینیمی، متالورژی پودر، پرس داغ تحت خلاء، آسیاکاری مکانیکی، نورد داغ، نورد تجمعی پیوندی، خواص مکانیکی، کارپذیری، بررسی سطوح شکست، آزمون سنبه برشی، ارزیابی سطوح برش.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی