Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad
محمدرضا طرقي نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohamad Bakhshian bafrani
محمد بخشيان بافراني

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Characterization of Fine Grained Cu/TiC Composite Produced by Accumulative Roll Bonding (ARB)
In this study, rolling processes for producing the copper/titanium carbide composite were used for first time. In general, two major methods for producing the composites were used: (a) Continual Annealing and Roll Bonding (CAR) process and (b) Accumulative Roll Bonding (ARB) process. Effective parameters on bond strength of strips were evaluated by peeling test. Microstructural observations during CAR and ARB processes were investigated by optical microscopy. In order to investigate of mechanical properties of the produced composites, tensile and hardness tests were used. Evaluation of fractured surfaces was carried out by scanning electron microscopy (SEM). Investigation of texture parameter was performed by X-ray analysis. Electrical resistance of samples was measured by four probes instrument. In order to determine the grain size of samples produced by CAR and ARB processes, metallography and MAUD software were used.The obtained results from peeling test showed that sticking and bounding strength between copper layers increases with increase in thickness reduction. This increase is not related to presense of TiC powder between copper layers. In 85% thickness reduction, because of high bonding strength between layers, fracture is not occurred in interface of layers. Microscopic observation show that tearing occurred inside of copper layers. Also the bonding strength increases with increase in TiC particle size and decrease in added powder content between copper layers. The drived results from composite production by both CAR and ARB methods revealed that when the number of cycles was increased, porosities were decreased and the distribution of TiC particles in the copper matrix was improved. Also, tensile strength of the composites produced by ARB method improved by 2.6 times compared to that of the annealed copper (as the raw material) while the elongation reduced to 11.39%. The tensile strength of Cu-2%TiC composite and copper layer without reinforcement particles that have been produced by ARB method after 10 th cycle are obtained 321 and 232 MPa, respectively. The tensile strength of composite manufactured by CAR is 1.7 times higher than anealed copper. The elongation of this composite was obtained about 40%. The tensile strength of the composites produced by both method was increased by increasing the number of cycles. Finally, the SEM observations were revealed that the failure mode of ARB-processed composites was shear ductile rupture type. Texture parameter investigation was indicated that for samples produced by CAR process, dominant texture was (111) while for samples produced by ARB process, it was (200) and (220), this aspect demonstrated that it is increased the shear stress to initiate of deformation, as a result, the strength increases. Electrical resistance of the composites produced by CAR and ARB was equal to 61 and 68 m?. The grain size of copper and composite produced by CAR process was 70 and 40 ?m, respectively, after tenth cycle, while in the ARB process it was 98 Keywords : Metal matrix composite (MMC), Continual annealing and roll bonding (CAR), Accumulative roll bonding (ARB), Bond strengthو Microstructure, Mechanical properties, Fractography, Texture parameter, Electrical resistance, Reitveld method. In this study, rolling processes for producing the copper/titanium carbide composite were used for first time. In general, two major methods for producing the composites were used: (a) Continual Annealing and Roll Bonding (CAR) process and (b) Accumulative Roll Bonding (ARB) process. Effective parameters on bond strength of strips were evaluated by peeling test. Microstructural observations during CAR and ARB processes were investigated by optical microscopy. In order to investigate of mechanical properties of the produced composites, tensile and hardness tests were used. Evaluation of fractured surfaces was carried out by scanning electron microscopy (SEM). Investigation of texture parameter was performed by X-ray analysis. Electrical resistance of samples was measured by four probes instrument. In order to determine the grain size of samples produced by CAR and ARB processes, metallography and MAUD software were used.The Keywords : Metal matrix composite (MMC), Continual annealing and roll bonding (CAR), Accumulative roll bonding (ARB), Bond strengthو Microstructure, Mechanical properties, Fractography, Texture parameter, Electrical resistance, Reitveld method.
چکيده در اين پژوهش، از فرايندهاي مختلف نورد براي ساخت کامپوزيت‌هاي زمينه فلزي مس/ کاربيد تيتانيوم استفاده گرديد. براي توليد اين کامپوزيت از دو روش استفاده شد که عبارت اند از: الف) آنيل و نورد اتصالي مکرر(CAR) و ب) نورد تجمعي (ARB). ذرات تقويت کننده کاربيد تيتانيوم به زمينه فلزي مسي اضافه گرديد. استحکام پيوند بين ورق‌ها و پارامترهاي تأثيرگذار روي آن توسط آزمون لايه کني مورد ارزيابي قرار گرفت. تغييرات ريزساختاري کامپوزيت‌ها حين فرايندهاي مختلف توليد در اين پژوهش توسط ميکروسکوپ نوري مورد بررسي قرار گرفت. به منظور ارزيابي خواص مکانيکي کامپوزيت‌هاي ساخته شده از آزمايش‌هاي کشش تک محوري و سختي سنجي استفاده شد. بررسي سطح شکست نمونه‌ها پس از انجام آزمايش کشش با ميکروسکوپ الکتروني روبشي انجام گرديد. همچنين بررسي هاي پارامتر بافت با استفاده از پراش پرتو ايکس صورت گرفت. اندازه گيري مقاومت الکتريکي نمونه ها به وسيله دستگاه چهار پروبه صورت گرفت. اندازه دانه ها براي نمونه هاي ساخته شده به روش CAR و ARB به ترتيب توسط متالوگرافي و نرم افزار MAUD صورت گرفت. نتايج حاصل از آزمون لايه کني نشان داد که با افزايش مقدار کاهش ضخامت، چسبندگي و استحکام پيوند بين لايه هاي مسي در حضور و عدم حضور ذرات پودر TiC افزايش مي يابد. در کاهش ضخامت 85% به دليل چسبندگي بالاي بين لايه ها، شکست در خود نمونه هاي مسي رخ داده است. با افزايش اندازه ذرات ژودر TiC و کاهش مقدار پودر اضافه شده بين لايه هاي مسي استحکام پيوند افزايش مي يابد. نتايج حاصل از توليد کامپوزيت به وسيله هر دو روش CAR و ARB نشان داد که با افزايش تعداد سيکل‌هاي فرايند، تخلخل در نمونه‌ها کاهش يافته و توزيع ذرات کاربيد تيتانيوم در زمينه مسي بهبود يافت. توليد اين کامپوزيت توسط روش نورد تجمعي منجر به افزايش 6/2 برابري استحکام کششي نسبت به نمونه اوليه شد در حالي که ازدياد طول به 39/11% کاهش پيدا کرد. استحکام کششي کامپوزيت Cu-2%TiC و مس بدون ذرات تقويت کننده توليد شده به روش ARB پس از سيکل دهم به ترتيب 496 و 445 مگاپاسگال به دست آمد. براي نمونه هاي کامپوزيتي و مس بدون ذرات تقويت کننده توليد شده به روش CAR استحکام کششي به ترتيب 321 و 232 مگاپاسگال حاصل شد. در واقع استحکام کششي کامپوزيت توليد شده به روش CAR، 7/1 برابر نمونه مس آنيل شده مي باشد. مقدار ازدياد طول براي نمونه کامپوزيتي 40% است. همچنين افزايش تعداد سيکل منجر به بهبود استحکام کششي در نمونه‌ها گرديد. با بررسي سطح شکست مشخص شد که شکست در کامپوزيت‌هاي ساخته شده توسط فرايند هاي CAR و ARB به صورت داکتيل با مکانيزم ديمپل هاي برشي اتفاق افتاده است. بررسي هاي بافت نمونه ها نشان داد که صفحه (111) بافت غالب براي نمونه هاي توليد شده به روش CAR را تشکيل مي دهند در حالي که براي نمونه هاي توليد شده به روش ARB صفحات (200) و (220) بافت غالب را تشکيل مي دهند که اين خود نشان دهنده افزايش ميزان تنش برشي لازم براي تغيير شکل و در نتيجه افزايش استحکام مي باشد. مقاومت الکتريکي نمونه کامپوزيتي توليد شده به روش CAR و ARB به ترتيب برابر با 61 و 68 ميکرواهم مي باشد. اندازه دانه براي نمونه هاي مس و کامپوزيتي توليد شده به روش فرايند CAR به ترتيب حدود 70 و 40 ميکرومتر مي باشد. توسط روش ريت ولد براي نمونه هاي مسي و کامپوزيتي توليد شده به روش ARB اندازه دانه پس از سيکل دهم حدود 98 و 87 نانومتر بدست آمد. کلمات کليدي :کامپوزيت‌هاي زمينه فلزي، نورد اتصالي سرد (CRB)، نورد تجمعي (ARB)، آنيل و نورد اتصالي مکرر (CAR)، استحکام پيوند، ريزساختار، خواص مکانيکي، بررسي سطوح شکست، پارامتر بافت، مقاومت الکتريکي، روش ريت ولد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی