در طی دهه های گذشته ، مواد نانو کریستال و فوق ریزدانه[1] (UFG)با اندازه دانه کمتر ازµm 1 توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. مخصوصاً خواص مکانیکی آنها بر حسب استحکام و داکتیلیته ، رفتار ممتازی در مقایسه با مواد دارای دانه های معمولی از خود نشان می دهد. در سال‌های اخیر نیز، بررسی روشهای تولید و خواص مكانیكی مواد با ساختار فوق ریزدانه موضوع بسیاری از تحقیقات انجام شده در زمینه علم مواد و علوم مرتبط با آن بوده است. این مواد خواص بی‌نظیری همانند استحكام زیاد در دمای محیط، خاصیت سوپر پلاستیك در دمای بالا و نرخ كرنش كم، مقاومت در برابر سایش، استحکام خستگی بالا و مقاومت عالی در برابر خوردگی از خود نشان میدهند.
روش تغییر شكل پلاستیك شدید[2] (SPD)به عنوان یكی از روشهای تولید مواد فوق ریزدانه مطرح میباشد. فرآیندهای تغییر شکل پلاستیک شدید به فرآیندهای شکلدهی فلزات گفته میشودکه در آنها به منظور تولید فلزات فوقریزدانه، کرنش پلاستیک خیلی بزرگی بر ماده وارد میشود. این فرآیندها در دمای پایینتر از دمای تبلور مجدد ماده انجام
می گردد. ویژگی مشترک و منحصر به فرد فرآیندهای SPD ، ثابت بودن ابعاد و عدم تغییر شکل ظاهری ماده حین فرآیند میباشد، که در نتیجهی آن محدودیت در اعمال کرنش از بین می‌رود و دستیابی به کرنشهای بسیار بالا (در حدود هشت تا ده) در ماده به راحتی میسر است. به این ترتیب در اثر اعمال کرنش، امکان اصلاح ریزساختار، کاهش اندازهی دانهها تا مقیاس نانومتری و بهبود خواص مکانیکی نمونهی فلزی فراهم می‌آید، در حالی که شکل نمونه تغییری نکرده است. ویژگی دیگر این فرآیندها افزایش استحكام و اصلاح ساختار دانهها بدون اضافه كردن عناصر آلیاژی است. فلزات وآلیاژهای تغییر شكل پلاستیك شدید شده استحكام بالا و خواص خستگی و داكتیلیتهی خوبی را نشان میدهند]1[.
در میان شیوه های تغییر شکل پلاستیک شدید رایج در دهه اخیر، فرایند نورد تجمعی[3](ARB)، مرسوم ترین فرآیند برای تولید ورقهای فلزی با ساختار فوق ریزدانه
می باشدکه بوسیله آن می توان کرنشهای پلاستیک بسیار بالایی در ورق فلزات برای تشکیل نانوساختار ها ایجاد کرد]1[.این فرآیند توسط Saito و همكارانش در سال 1998 ابداع شد. بعلاوه تولید ورق از مواد UFG با استفاده از فرآیند نورد تجمعی امکان نوید بخشی برای تولید کردن مواد کامپوزیتی با ساختار لایه ای یا حتی چندلایه ای را فراهم می نماید. بنابراین ایجاد چند لایه ای های مخصوص ، چند انباشتی ها و مواد درجه بندی شده با خواص مناسب با قراردادن انواع مختلف اجزاء ، فیبر ها و فویلها امکانپذیر می باشد. سودمندترین مشخصه این فرآیند کاربرد آن برای تولید پیوسته ورق بزرگ و حجیم فلزات است.مهمترین برتری فرآیند نورد تجمعی نسبت به دیگر فرآیندهای تغییر شکل پلاستیک شدید قابلیت تولید پیوستهی ورقهای فلزی فوقالعاده ریزدانه و در نتیجه از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه بودن آن است.در فرآیند نورد تجمعی، ورقی که توسط فرآیند نورد 50% کاهش ضخامت داده شده است، به دو قسمت بریده میشود و سپس این دو ورق روی هم قرار داده شده و نورد میشوند[2]. از آنجا که در فرآیند نورد تجمعی پروسهی ذکر شده در بالا را بدون محدودیت میتوان تکرار نمود، در نتیجه در این فرآیند قابلیت اعمال کرنش پلاستیک خیلی بزرگی بر ماده وجود دارد.قطعات نورد تجمعی شده دارای دانههای کشیده با مرزهای زاویه بزرگ و شامل مقدار زیادی نابجایی حاصل از تغییر شکل پلاستیک شدید میباشد.
مهمترین مزایای فرآیند نورد تجمعی عبارتند از: عدم نیاز به استفاده از تجهیزات شکلدهی با ظرفیت بار زیاد و همچنین قالبهای پرهزینه، نرخ تولید بالا و عدم محدودیت در تولید محصول زیاد]2[. در اکثر تحقیقات صورت گرفته از یک فلز یا آلیاژ برای فرایند نورد تجمعی استفاده شده است.در این مورد کامپوزیتهای زمینه آلومینیوم(AMC)[4] بطور فزاینده ای در حوزه های هوایی فضایی،دریایی،خودرو،سرگرمی و ورزش کاربرد پیدا کرده اند.روشهای نورد تجمعی و (نوردسرد/عملیات حرارتی/نورد سرد)، دو فرآیند دما پایین جدید برای ساخت کامپوزیتهای چندلایه ای هستند.در طی سالیان اخیر نورد تجمعی بطور موفقیت آمیزی برای تولید ساختارهای چندلایی سیستمهای دوفلزی شامل Al-Pt ، Al-Al ،Cu-Ag ،Al-Cu بکار می رود. اما تا این زمان کار کوچکی برروی تولید سیستمهای 2TiO Al/ توسط نورد تجمعی انجام شده است. ذرات سرامیکی 2TiO در زمینه داکتیل Al می تواند منجر به خواص مطلوبی همچون افزایش استحکام، مدول الاستیستیه بالاتر، دمای سرویس بالاتر، مقاومت به سایش بهبود یافته، کاهش وزن قطعه، شوک حرارتی پایین، رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین در مقایسه با فلزات و آلیاژهای رایج شوند. به تازگی چندین شیوه برای تولید کامپوزیت های زمینه آلومینیومی استفاده می شود همچون متالورژی پودر، فورج فلز مذاب، اسپری فورمینگ و فرآیندهای نورد تجمعی.
در این پژوهش فرآیند نورد تجمعی روی نوار های آلومینیوم پوشش داده شده با اکسید تیتانیم برای تولید کامپوزیت 2TiO Al- بکار گرفته می شود وریز ساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت تولید شده مورد بررسی قرارمی گیرد. با استفاده از این فرایند ذرات 2TiO موجود در پوشش ، شکسته شده و در زمینه Al پخش می گردد.از آنجایی که اعمال فرایند نورد تجمعی در کسرحجمی بالا از ذرات 2TiO بصورت قرار دادن لایه ای از پودر 2TiO در بین ورقهای Al امکانپذیر نیست]3[، به کمک شیوه پوشش دهی می توان ساخت این کامپوزیت را به روش نورد تجمعی در کسر حجمی بالا میسر کرد .در انتها ویژگی کامپوزیت تولید شده به کمک این فرآیند شامل ریزساختار، حد نهایی تغییر شکل وسختی بررسی می گردد.
در این پژوهش تعدادی ورق آلومینیوم خالص تجاری 1100AA در اندازه
mm1 ×mm 50 ×mm 100 موازی باجهت نورد برشکاری شده و عملیات پوشش کاری اکسیدتیتانیم توسط فرآیند اسپری پایرولیز در سایز پوشش مختلف انجام گرفت.پس از ایجاد پوشش مورد نظر بر سطح ورق وانجام عملیات های آماده سازی ، عملیات نورد تجمعی ورقهای یك سطح پوشش داده شده تحت حالتهای مختلف شامل : ایجاد ساندویچ ورق بدون پوشش همراه با ورق یك سطح پوشش، ساندویچ دو ورق یك سطح پوشش بر روی هم و ساندویچ چند لایه ای دو ورق یك سطح پوشش با لایه واسط ورق بدون پوشش تا 8 پاس توسط دستگاه نورد دوغلتکه تحت نورد با 50% کاهش ضخامت انجام گرفت. نمونه چند لایی حاصل شده از وسط در راستای طولی نصف گردیده و دو سطح نصف شده مجددا بصورت ساندویچ روی هم گذاشته شده و تحت نورد قرار گرفت.فرآیند تا هشت سیکل به همین ترتیب انجام شد.در پایان عملیات نورد تجمعی، تستهای مختلف مكانیكی برای سنجش خواص مكانیكی كامپوزیت بدست آمده شامل تستهای میكروسختی سنجی، تست كشش و مشاهدات ریز ساختاری به كمك میكروسكوپ الكترونی روبشی مجهز به EDX از نمونه های گرفته شده از هر پاس انجام شد.
در فصل دوم به معرفی کامپوزیتها، فرآیند اسپری پایرولیز، فرآیندهای مختلف تغییر شکل شدید پلاستیک، فرآیند نورد تجمعی و پارامتر های موثر بر این فرآیند پرداخته شده است.در فصل سوم روش لایه نشانی دی اکسید تیتانیم(تیتانیا) برروی ورق 1100Al بکمک فرآیند اسپری پایرولیز،شرح عملیات نورد تجمعی انجام شده و آزمونهای مختلف انجام گرفته برروی کامپوزیت توضیح داده شده است.فصل چهارم به بررسی لایه تیتانیای تولید شده بکمک فرآیند اسپری پایرولیز و بدست آوردن درصد وزنی کامپوزیت تولید شده، خواص مکانیکی آن و بررسی خواص بدست آمده در این کامپوزیت پرداخته است. فصل پنجم نیزبه نتیجه گیری و پیشنهادات مربوط می شود.
-Ultra Fine Grain 1
2-Severe Plastic Deformation
1-Accumulative Roll Bonding
2-Aluminum Matrix Composite
فرم در حال بارگذاری ...
