پديد آورنده :
تعالي، سعيد
عنوان :
ساخت كامپوزيت فولاد-آلومينيوم لايه اي سبك و با استحكام بالا توسط فرايند نورد سرد پيوندي و ارزيابي ريزساختار و خواص مكانيكي آن
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد مهندسي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هفده، 107 ص: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمدرضا طرقي نژاد
توصيفگر ها :
كامپوزيت لايه اي , فولاد سبك , نورد سرد پيوندي
استاد داور :
عباس بهرامي، احمد رضائيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/04/02
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/04/07
چكيده فارسي :
چكيده اين پژوهش به بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت فوالد آلومينيوم اليهاي سبك و با استحكام باالي توليد شده به روش نورد سرد پيوندي اختصاص يافته است در ابتدا استحكام پيوند بين اليهها و متغيرهاي موثر بر آن از جمله ميزان تغييرشكل پالستيك اعمال شده به وسيله نورد اصطكاك بين غلتكها و نمونه ضخامت نسبي و تعداد اليهها و دماي آنيل پس از نورد توسط آزمون اليهكني مورد ارزيابي واقع شد بررسيهاي ريزساختاري و بافت با استفاده از پراش پرتو ايكس و ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به طيفسنج افتراق انرژي صورت پذيرفت به منظور ارزيابي خواص مكانيكي نمونهها در طي فرايند ساخت از آزمونهاي كشش تكمحوري و ريزسختيسنجي استفاده شد نتايج آزمون اليهكني نشان داد كه افزايش ميزان تغييرشكل اعمالي و كسر حجمي اليههاي فوالدي به افزايش استحكام پيوند منتهي ميگردد با كاهش ميزان ضريب اصطكاك بين غلتكها و نمونه تغييرشكل آستانهاي افزايش يافت افزايش تعداد اليهها به دليل طـوالني شدن زمان عمليات آمادهسازي سطحي و تشكيل مجدد اليهي اكسيدي به افت استحكام پيوند ختم شد آنيل پس از نورد كامپوزيتهاي سبك تا دماي ۰۰۴ درجه سانتيگراد با تسهيل نفوذ كوتاه دامنه اتمي در فصل مشترك بهبود استحكام پيوند را به ارمغان آورده است نتايج پراش پرتو ايكس از سطوح اليهكني شده كامپوزيتهاي آنيل شده در دماي ۰۰۵ درجه سانتيگراد نشان داد كه دليل تنزل شديد استحكام پيوند در اين نمونهها تشكيل اليهاي پيوسته از تركيبات آلومينايد آهن در فصل مشترك اليهها بوده است با كاهش كسر حجمي آلومينيوم و به دليل كرنش برشي شديد شكل گرفته در فصل مشترك اليهها نيروي محركه نفوذ اتمي كاهش يافته است بهطوريكه آنيل در دماي ۰۰۴ درجه سانتيگراد نيز به تشكيل منقطع تركيبات بين فلزي آهن آلومينيوم در فصل مشترك منتهي گرديد نتايج حاصل از آزمون كشش نشان داد كه آنيل در دماي ۰۰۴ درجه به مدت زمان دوساعت عالوه بر ايجاد پيوندي با استحكام ۷۱ ۲۲ نيوتن بر ميليمتر به تلفيق مناسبي از استحكام و انعطافپذيري منجر شده است در گام بعدي با هدف بررسي اثر تركيبات بين فلزي روي رفتار كششي كامپوزيت هاي سبك با روش نورد پيوندي و آنيل مكرر در دو و سـه مرحله توليد شدند بررسي رفتار كششي اين دسته از كامپوزيتها نشاندهنده تقويت استحكام و افت انعطافپذيري ميباشد خردايش اليهي آلومينايد و افزايش مداوم كسر حجمي حفرات در اين فاز در طول مسير توليد چسبندگي ضعيف ذرات به اليهي آلومينيومي و توزيع غيريكنواخت آنها در طول فصل مشترك از مهمترين داليل افت انعطافپذيري در اين رده از نمونهها ميباشند افزايش كسر حجمي فوالد عالوه بر تشكيل ذرات آلومينايدي در ضمن آنيل پس از نورد ارتقاي استحكام كششي و بهبود رفتار كارسختي كامپوزيت را به همراه داشت بررسي سطوح مجاور شكست در اين دسته از كامپوزيتها نشان داد كه حضور تركيبات بين فلزي در فصل مشترك با اخالل در مكانيزم انتقال بار به اليهي آلومينيومي مقادير ازدياد طول يكنواخت و كل را به ترتيب به ۲ ۸ و ۵۹ ۱۱ درصد تنزل داده است به دنبال افزايش تعداد اليهها از سه به هفت استحكام كششي و انعطافپذيري كاهش يافتند به عالوه افزايش تعداد اليهها موجب گرد شدن دهانه ترك و افت مداوم نيروي محركه رشد آن شده است بهطوريكه تخريب نهايي قطعه مستلزم جوانهزني و رشد تركي جديد ميباشد بررسي بافت اليهي فوالدي پس از آنيل از تقويت رشته گاما بهخرج رشته جزيي آلفا حكايت دارد بافت Cube بسيار قوي بيش از ۱۴ R در نمونه آلومينيوم اوليه در ابتدا و پس از نورد سرد مضمحل شده ولي طي آنيل مجددا تشكيل شده و شدت آن در نهايت به حدود ۵۱ برابر بافت تصادفي رسيده است كلمات كليدي كامپوزيت اليهاي فوالد سبك و نورد سرد پيوندي
چكيده انگليسي :
Development of lightweight and high strength laminated steel aluminum composite fabricated by cold roll bonding process and evaluation of its microstructure and mechanical properties Saeed Taali s taali@ma iut ac ir 1 26 2020 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranProf Mohammad Reza Toroghinejad toroghi@cc iut ac ir Supervisor Dr Navid Saeidi navidsae@gmail com Advisor AbstractMulti layer and lightweight Steel Aluminum composites were fabricated via Cold Roll Bonding CRB process The effects of different amounts of plastic deformation by rolling frictional conditionbetween rolls and workpiece relative thickness and number of layers and annealing condition onbond strength were evaluated by peeling test Microstructural investigations and macro texturemeasurements were performed using X ray diffraction XRD and Scanning Electron Microscopy SEM equipped with Energy Dispersive Spectroscopy EDS analyzer Tensile and microhardnesstesting were carried out to evaluate the mechanical properties of samples It was found that the peelstrength was improved by increasing the amount of plastic deformation by rolling and volumefraction of steel layers The threshold deformation was increased by decreasing the frictioncoefficient between rolls and the sample Peeling strength was enhanced by post roll annealing up to400oC due to facilitation of short range diffusion of atoms along the interfaces Post roll annealing at500oC for 2 hours decreased the bond strength drastically due to formation of a continuous layer ofIron Aluminum Intermetallic IAI along the interface of layers Decreasing the volume fraction ofaluminum led to reduction of driving force for atomic diffusion and the formation temperature ofintermetallic layer was decreased to 400oC consequently The tensile test results showed that notonly the bond strength was enhanced but also a good combination of strength and ductility wasprovided by annealing at 400oC for 2h A group of samples was prepared using Repetitive RollBonding and Annealing RRBA process to investigate the effect of IAI on tensile behavior Theelongation of these samples was degraded due to IAI fragmentation and continuous development ofvoids in it its weak adhesion to aluminum layer and non uniform distribution along the interface Inannealed condition increasing the volume fraction of steel enhanced the tensile strength andimproved the work hardening behavior due to the presence of IAI Disturbance of stress transition toaluminum layer adjacent to IAI decreased the uniform and total elongation to 8 2 and 11 95 respectively By increasing the number of layers from 3 to 7 the tip of cracks was blunted and thecrack propagation was retarded Macro texture measurements in steel layer revealed that the intensityof fiber increased at the expense of partial fiber weakening An intense Cube texture higher than14 R in initial aluminum which disappeared after CRB was revived by annealing at 400oC Keywords Laminated composite Lightweight steel and Cold roll bonding
استاد راهنما :
محمدرضا طرقي نژاد
استاد داور :
عباس بهرامي، احمد رضائيان
