پرس تجمعی پیوندی: روشی نوین جهت تولید نانوکامپوزیت زمینه فلزی آلومینیم/ اکسید روی

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 1، دوره 9، شماره 4، اسفند 1394، صفحه 1-8   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

سجاد امیرخانلو^{* 1}؛ محمد ابراهیم باجغلی²؛ مصطفی کتابچی²؛ نادر پروین²

¹پسا دکتری- دانشگاه برونل لندن

²-

چکیده

تاکنون مطالعات مفید محدودی در رابطه با تولید نانوکامپوزیت‌‌‌های زمینه فلزی تقویت‌‌‌ شده با ذرات انجام شده‌‌‌ است. از جمله‌‌‌ دلایل این محدودیت می‌‌‌توان به دشوار بودن توزیع یکنواخت نانو ذرات تقویت‬کننده در زمینه‌‌‌ی فلزی، واکنش فصل‌‌‌مشترک زمینه و ذرات و در نتیجه‌‌‌ی آن کاهش کارآیی نانوکامپوزیت‌‌‌ها در روش‬های سنتی تولید کامپوزیت‬ها اشاره کرد. روش ابداعی پرس تجمعی-پیوندی در این پژوهش به گونه‬ای طراحی شد که به کمک آن نانوکامپوزیت آلومینیم/اکسید روی به شکل موفقیت آمیزی تولید گردید. تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی آلومینیم خالص و نانوکامپوزیت تولید شده در مراحل مختلف فرایند پرس تجمعی پیوندی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون‌ کشش بررسی شد. نتایج نشان داد پس از مرحله دوم فرایند پرس تجمعی پیوندی، تمامی خوشه‌ها و مناطق تهی از ذرات محو شد و توزیع ذرات در زمینه کاملاً همگن بود. با افزودن نانوذرات اکسید روی به زمینه آلومینیومی، استحکام کششی تا 6/2 برابر ماده اولیه بهبود یافت. ازدیاد طول نانوکامپوزیت در مرجله اول فرایند پرس تجمعی پیوندی کاهش و به 4/3 درصد رسید اما با ادامه فرایند و در مرحله دوم تا 2/7 درصد افزایش یافت. همچنین مطالعه شکست‬ نگاری نمونه‬ها نشان داد نوع شکست، شکست داکتیل برشی بود.

کلیدواژه‌ها

پرس تجمعی پیوندی؛ نانوکامپوزیت زمینه فلزی؛ آلومینیم؛ اکسید روی؛ خواص مکانیکی

مراجع

 [1]     E. S. K. Kitazono&  K. Kuribayashi, “Novel manufacturing process of closed-cell aluminum foam by accumulative roll-bonding”, Scripta Mater, Vol. 50, pp. 495–498, 2004.

 [2]     S. H. Lee, T. Sakai, Y. Saito, H. Utsunomiya&  N. Tsuji, “Strengthening of sheath-rolled aluminum based MMC by the ARB process”, Mater. Trans, JIM, Vol. 40, pp. 1422-1428, 1999.

 

[3]     M. Alizadeh & M. H. Paydar, “Fabrication of Al/SiC P composite strips by repeated roll-bonding (RRB) process”, J. Alloys Compd, Vol. 477, pp. 811-816, 2009.

 

[4]     M. Alizadeh&  M. H. Paydar, “Fabrication of nanostructure Al/SiC P composite by accumulative roll-bonding (ARB) process”, J. Alloys Compd, Vol. 492, pp. 231-235, 2010.

 

[5]     M. Alizadeh&  M. H. Paydar, “High-strength nanostructured Al/B₄C composite processed by cross-roll accumulative roll bonding”, Mater. Sci. Eng., A, Vol. 538, pp. 14-19, 2012.

 

[6]     M. Alizadeh, M. H. Paydar&  F. Sharifian Jazi, “Structural evaluation and mechanical properties of nanostructured Al/B 4C composite fabricated by ARB process,” Composites Part B: Engineering, Vol. 44, pp. 339-343, 2013.

 

[7]     M. Alizadeh, M. H. Paydar, D. Terada&  N. Tsuji, “Effect of SiC particles on the microstructure evolution and mechanical properties of aluminum during ARB process”, Mater. Sci. Eng, A, Vol. 540,  pp. 13-23, 2012.

 

[8]     M. Alizadeh & M. Talebian, “Fabrication of Al/Cu p composite by accumulative roll bonding process and investigation of mechanical properties”, Mater. Sci. Eng, A, Vol. 558, pp. 331-337, 2012.

 

[9]     R. Jamaati, M. R. Toroghinejad & A. Najafizadeh, “An alternative method of processing MMCs by CAR process”, Mater. Sci. Eng, A, Vol. 527, pp. 2720-2724, 2010.

 

[10] R. Jamaati, M. R. Toroghinejad & A. Najafizadeh, “Application of anodizing and CAR processes for manufacturing Al/Al2O3 composite”, Mater. Sci. Eng, A, Vol. 527, pp. 3857-3863, 2010

 

[11] R. Jamaati, M. R. Toroghinejad, J. Dutkiewicz & J. A. Szpunar, “Investigation of nanostructured Al/Al 2O 3 composite produced by accumulative roll bonding process”, Mater. Des, Vol. 35, pp. 37-4, 2012.

 

[12] R. Jamaati & M. R. Toroghinejad, “Manufacturing of high-strength aluminum/alumina composite by accumulative roll is bonding”, Mater. Sci. Eng, A, Vol. 527, pp. 4146-4151, 2010.

 

[13] R. Jamaati & M. R. Toroghinejad, “Application of ARB process for manufacturing high-strength, finely dispersed and highly uniform Cu/Al 2O 3 composite”, Mater. Sci. Eng, A, Vol. 527, pp. 7430-7435, 2010.

 

[14] R. Jamaati & M. R. Toroghinejad, “High-strength and highly-uniform composite produced by anodizing and accumulative roll bonding processes”, Mater. Des, Vol. 31, pp. 4816-4822, 2010.

 

[15] S. Amirkhanlou, R. Jamaati, B. Niroumand & M. R. Toroghinejad, “Using ARB process as a solution for dilemma of Si and SiCp distribution in cast Al-Si/SiCp composites”, J. Mater. Process. Technol, Vol. 211, pp. 1159-1165, 2011.

 

[16] S. Amirkhanlou, R. Jamaati, B. Niroumand & M. R. Toroghinejad, “Fabrication and characterization of Al/SiCp composites by CAR process”, Mater. Sci. Eng., A, Vol. 528, pp. 4462-4467, 2011.

 

[17] S. Amirkhanlou, R. Jamaati, B. Niroumand & M. R. Toroghinejad, “Manufacturing of high-performance Al356/SiCp composite by CAR process”, Mater. Manuf. Processes, Vol. 26, pp. 902-907, 2011.

 

[18] S. Amirkhanlou & B. Niroumand, “Fabrication and characterization of Al356/SiCp semisolid composites by injecting SiCp containing composite powders”, J. Mater. Process. Technol, Vol. 212, pp. 841-847, 2012.

 

[19] S. Amirkhanlou, M. R. Rezaei, B. Niroumand & M. R. Toroghinejad, “Refinement of microstructure and improvement of mechanical properties of Al/Al2O3 cast composite by accumulative roll bonding process”, Mater. Sci. Eng, A, Vol. 528, pp. 2548-2553, 2011.

 

[20] C.Y. Liu, Q. Wang, Y. Z. Jia, B. Zhang, R. Jing, M. Z. Ma, Q. Jing & R. P. Liu, “Evaluation of mechanical properties of 1060-Al reinforced with WC particles via warm accumulative roll bonding process”, Mater. Des, Vol. 43, pp. 367-372, 2013.