عنوان
بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت فوق‌ريزدانه زمينه آلومينيمي تقويت شده با ذرات Al65Cu20Ti15 توليد شده به روش تركيبي متالورژي پودر و ECAP
نويسنده اصلي
محمد رضا رضائي
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
چكيده
در اين پژوهش از فرايند پرس در قالب زاويه¬دار (ECAP) براي ساخت كامپوزيت حجيم زمينه آلومينيمي با تقويت‌كننده ذرات آمورفAl65Cu20Ti15 استفاده شد. اين پژوهش در دو فاز كلي صورت پذيرفت. در فاز اول تأثير مقدار ذرات تقويت‌كننده و دماي متراكم¬سازي در فرايند چگالش و همچنين، تغييرات ريزساختاري و خواص مكانيكي نمونه¬هاي متراكم¬سازي شده با فرايند ECAP بررسي شد. به همين منظور، كامپوزيت حاوي درصدهاي وزني 7، 13 و 20 از تقويت‌كننده و همچنين، آلومينيم خالص در دماهاي مختلف متراكمسازي گرديدند. پس از تعيين شرايط بهينه براي متراكمسازي، فاز دوم پژوهش كه افزايش تعداد پاس ECAP بود در دستور كار قرار گرفت. در اين فاز نيز ريزساختار، رفتار چگالش و خواص مكانيكي نمونه‌ها پس از پاس‌هاي مختلف بررسي شد.
نتايج مطالعات فاز اول نشان دهنده حفظ ساختار آمورف ذرات تقويت‌كننده پس از متراكمسازي تا دماي ºC 250 بود ولي افزايش دما بهºC 300 باعث تشكيل فازهاي كريستالي Al4Cu9، Al3Ti و Al5CuTi2 در فاز آمورف گرديد. افزايش دماي متراكمسازي تغيير معناداري در اندازه دانه زمينه ايجاد نكرد درحاليكه افزودن مقادير بيشتر تقويت‌كننده سبب كاهش اندازه دانه شد. نفوذ متقابل و محدود عناصر در فصل مشترك ذرات/زمينه باعث تشكيل يك ناحيه انتقال از ساختار منظم زمينه به ساختار نامنظم تقويت كننده گرديد. حالت بهينه استحكام و انعطاف¬پذيري براي كامپوزيت Al/13Am متراكمسازي شده در دماي ºC 250 رخ داد. اين كامپوزيت به ترتيب مقادير استحكام تسليم و انعطاف¬پذيري MPa 184 و 48/0 را حاصل نمود. اعمال پاس‌هاي بالاتر ECAP (فاز دوم) روي اين كامپوزيت و آلومينيم خالص انجام پذيرفت. ساختار آمورف تقويت كننده در پاس‌هاي بالاتر نيز دستخوش تغيير نشد. بر اساس مشاهدات ميكروسكوپ الكتروني عبوري اندازه دانه براي آلومينيم خالص و كامپوزيت پس از پاس چهارم به ترتيب به 57/0 و µm 49/0 رسيد. همچنين، مقدار مرزهاي زاويه زياد در نقشه‌هاي EBSD در هر دو نمونه به مرور با افزايش تعداد پاس افزايش يافت. بر اساس نتايج حاصل شده مكانيزم ريزشدن دانه‌ها حين ECAP مورد بررسي قرار گرفت. استحكام تسليم و انعطاف‌پذيري كامپوزيت با افزايش تعداد پاس بهبود يافت و در نهايت پس از پاس چهارم به ترتيب اعداد MPa 242 و 52/0 حاصل شد. همچنين، مكانيزم استحكام‌دهي ناشي از مرزهاي زاويه كوچك با سهم حدود 50 درصدي بيشترين تأثير را در افزايش استحكام كامپوزيت داشت.
كلمات كليدي: فرايند ECAP، كامپوزيت حجيم فوق ريزدانه، ذرات تقويت كننده آمورف Al65Cu20Ti15، فصل مشترك ذرات آمورف و زمينه، مكانيزم‌هاي استحكام‌دهي
شماره ركورد
188551
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مهندسي مواد
استاد راهنما
دكتر سعيد شبستري - دكتر سيد حسين رضوي