نو- 753 مجله مواد نوين/ جلد 8 /شماره 3/ بهار 7331 مطالعه تجربی رفتار خزشی کامپوزیت Al2024/ تولید شده به روش اتصال نورد تجمعی 3 2 و غالمرضا ابراهیمی* علی سهیلی مقدم 1 حمیدرضا محمدیان سمنانی )تاریخ دریافت: 1331/51/50 ش.ص 103-111 تاریخ پذیرش: 1331/50/35( چکیده ویژگیهای منحصر به فردی نظیر مدول االستیسیته و ضریب انبساط حرارتی باال به همراه سهولت تولید و نیز وزن کم موجب شده تا کامپوزیتهای زمینه آلومینیمی مقاوم شده با ذرات سرامیکی در دهههای اخیر مورد توجه قرار گیرند. در این تحقیق کامپوزیت Al2024/ به ازای مقادیر 2 1 و 3 درصد مقاومساز به روش نورد تجمعی تولید شد. فرآیند تولید به گونهای بود که نمونهها در سیکل ابتدایی 15 درصد کاهش سطح مقطع و در سیکلهای بعدی )3 سیکل( 05 درصد کاهش سطح مقطع را تجربه کردند. خواص مکانیکی نمونهها شامل سختیسنجی و آزمایش خزش مطالعه شد. آزمون خزش تحت شرایط محدوده حرارتی 205-305 C و تنش - 05MPa 35 انجام شد. نتایج نشان داد کامپوزیت Al2024+1% دارای سختی باالتری است به طوری که میتوان چسبندگی مطلوب ورقهای آلومینیم به یکدیگر به علت حضور کسر حجمی پایینی از ذرات را عامل آن دانست. افزون بر این نتایج آزمون خزش حاکی از آن بود که عمر خزشی این کامپوزیت فراتر از سایر کامپوزیتهای تولیدی است. شایان ذکر است که عمر خزشی کلیه کامپوزیتهای تولیدی به طور قابل مالحظهای کمتر از نمونه خام اولیه )3 )Al2024-T اندازهگیری شد. واژهای کلیدی:آلومینیم کامپوزیت تقویتکننده نورد تجمعی خزش. - 1-2 - 3 * کارشناسی ارشد مهندسی مواد دانشگاه سمنان سمنان استادیار مهندسی مواد دانشگاه سمنان سمنان دانشیار مهندسی مواد دانشگاه حکیم سبزواری سبزوار یسنده مسئول مقاله: Ebrahimi@hsu.ac.ir
و 7 مطالعه تجربی رفتار خزشی کامپوزيت Al2024/ تولید شده به روش اتصال نورد تجمعی 751 پیشگفتار تحقیقات و بررسیهای انجام شده در زمینه علم مواد به طور پیوسته در جهت بهبود خواص و کارایی مواد مهندسی بوده است. از همین رو تقاضای تولید مواد سبک- تر مستحکمتر و دارای خواص ویژهی باالتر به طور روز افزونی افزایش یافته است] 1 [. کامپوزیتها به دلیل برخورداری از خواص مکانیکی الکتریکی و مغناطیسی مناسب از اهمیت ویژهای برخوردارند. کامپوزیتهای الیه- ای شامل الیههای متناوب فلز یا تقویت کنندهها هستند که موجب ارتقای خواص مکانیکی مواد مهندسی می- شوند] 2 [. آلومینیم فلزی با چگالی پایین و نسبتا ضعیف است و در مصارفی که استحکام باالیی مد نظر است استفاده از آن محدود میشود. استحکام ویژه )نسبت استحکام به وزن( قابل مالحظه آلومینیم باعث استفاده از این فلز در صنایع متعددی از جمله هواپیما سازی شده است] 3 [. فرآیند نورد تجمعی به عنوان یکی از روشهای تغییر شکل پالستیک جهت دستیابی به ساختاری با اندازه دانه نانومتری در سال 1331 ابداع شد] 0 [. سادگی و صرفه اقتصادی این روش را به عنوان رقیبی جدی در مقابل سایر فرآیندها جهت تولید کامپوزیتهای الیهای مطرح کرده است] 1[. طرحوارهای از این فرآیند در شکل 1 آورده شده است. مهمترین مرحله در این فرآیند نورد همزمان دو ورق است. مطابق گزارش لی و همکاران] 1 [ بهرهگیری از نورد نه فقط به عنوان یک روش تغییر شکل بلکه به عنوان عاملی برای ایجاد اتصال بین دو ورق و تولید یک ورق کامال یکپارچه ضروری است. عدم نیاز به استفاده از تجهیزات شکلدهی با ظرفیت بار زیاد و همچنین قالبهای پرهزینه آهنگ تولید باال و نیز عدم محدودیت در تولید محصول از جمله موارد متعددی است که محققین بسیاری] 11-3 [ از آنها به عنوان مزایای این روش یاد ذکر است کردهاند. شایان که این روش به علت تولید پیوسته ورقهای بزرگ با ساختار فوقالعاده دانهریز قابلیت صنعتی شده را نیز دارد] 12 [. تغییر شکل تدریجی مادهای تحت تنش ثابت را خزش میگویند. گرین] 13 [ اعالم کرد انجام آزمونهای خزش ممکن است چند ماه و برخی نیز بیش از یک دهه به طول بینجامد. شکل 2 منحنی خزش در دو حالت نیروی ثابت و تنش ثابت نشان میدهد واضح است که آهنگ خزش )شیب منحنی( به مرور کاهش یافته و سپس به حالت پایایی میرسد. دورن] 10 [ نشان داد که منحنی خزش در تنش ثابت ناشی از انطباق دو فرآیند خزش جداگانه است که پس از کرنش ناگهانی پدید میآید. خزش اولیه خزش گذرایی است که در آن مقاومت ماده در برابر خزش به سبب تغییر شکل خود ماده زیاد میشود مرحله دوم خزش دورهای با آهنگ خزش تقریبا ثابت است )خزش حالت پایا( مرحله سوم خزش در آزمونهای تحت تنشهای باال و عمدتا در دماهای باال رخ میدهد در حقیقت در این مرحله است که گلویی شدن موجب کاهش موثری در سطح مقطع میشود. شکل 7- طرحوارهای از مراحل انجام فرآيند اتصال نورد تجمعی ]1[
755 مجله مواد نوين/ جلد 8 /شماره 3/ بهار 7331 کالک و همکاران] 10 [ با بررسی رفتار خزشی آلیاژ 2520 فرآورش شده به روش متالورژی پودر اعالم کردند که منحنیهای خزشی نشاندهنده حداقل آهنگ خزش نسبت به شرایط پایدار است. اشپیگرلی و همکاران] 11 [ با بررسی خواص خزشی کامپوزیت 2520 تقویت شده با ذرات اعالم کردند که منحنیهای خزشی این نمونهها دارای یک مینیمم مقدار پیش از ورود به مرحله سوم خزش هستند. بنابر گزارش آنها مقدار تنش آستانه تابع دمای آزمون و میزان تنش اعمالی است. نژاد] 17 [ طی گزارشی عنوان کردند که ذرات پاسبانی و طرقی تنش آستانه جهت لغزش نابجاییها را افزایش داده و سبب تولید نابجاییهای اضافی در اطراف این ذرات میشوند به طوری که موجب کاهش حرکت نابجاییها حین تغییر شکل پالستیک میشوند در گزارش آنها آمده است که این اثرات منجر به افزایش استحکام و کاهش انعطافپذیری کامپوزیت تولیدی به روش نورد تجمعی میشود. مطابق گزارش بندرسکی و همکاران] 11 [ ذرات در کامپوزیت Al/ تولیدی به روش نورد تجمعی سیستمهای لغزشی را در زمینه آلومینیم فعال کرده و در نتیجه چگالی نابجایی- ها و کرنش سختی را افزایش داده است همچنین حضور آلومینیم شده به گونهای که این سطوح حین تغییر شکل پالستیک شدید مکانهای مرجعی برای شروع ترک به حساب آمده و باعث کاهش انعطافپذیری کامپوزیت شده ژو است. و همکارانش بیان کردند که حضور ذرات صورت به Al 4C 3 موثری رفتار خزشی را بهبود و داده است] 13 [. ویگیل و همکارانش تایید کردند کمترین نرخ خزش در کامپوزیتهای زمینه آلومینیومی تقویت شده با ذرات تولید شده به روش متالورژی پودر میباشد] 25 [. مانریکت و همکارانش نشان دادند که اتصال نورد تجمعی ورق آلومینیم 7570 در دماهای باال سبب رخ دادن تبلور مجدد دینامیکی و تغییر بافت جزیی شده و در نتیجه مقاومت به خزش به دلیل تسهیل حرکت مرزدانهها کاهش پیدا کرده است] 22 و 21 [. الزم به ذکر است تحقیقات گستردهای در زمینه مشخصه خزش در کامپوزیتها انجام شده است و اطالعات اندکی در مورد استحکام خزش کامپوزیتهای تولید شده به روش اتصال نورد تجمعی گزارش شده است. تحقیق کامپوزیت Al2024/ در این به روش نورد تجمعی تولید و رفتار خزشی آن به ازای نسبتهای مختلف پودر اضافه شده به تحلیل قرار گرفت. عنوان تقویت کننده مورد تجزیه و ذرات در زمینه سبب تولید سطوح Al/ در زمینه شکل 2- منحنی خزش منحنی A به ازای نیروی ثابت و منحنی B به ازای تنش ثابت ]2[
مطالعه تجربی رفتار خزشی کامپوزيت Al2024/ تولید شده به روش اتصال نورد تجمعی 751 MMT-1255 مواد و روشها در پژوهش حاضر از ورق Al2024-T3 به ضخامت یک میلیمتر مورد استفاده قرار گرفته است. ترکیب شیمیایی این آلیاژ در جدول 1 آمده است. به منظور همگنسازی یکنواخت شدن ساختار و حل شدن رسوبات پیش از فرآیند نورد عملیات آنیل روی کلیه نمونهها انجام گرفت در این راستا نمونهها در دمای 055 C به مدت 2 ساعت درون کوره نگهداری شده و سپس به آرامی تا دمای محیط سرد شدند. پس از اتمام فرآیند آنیل پودر با اندازه ذرات زیر 25 میکرومتر با درصدهای 2 1 و 3 درصد به زمینه ورق آلومینیم Al2024 اضافه شد. الزم به ذکر است که افزودن پودر در کلیه نمونهها فقط در یک مرحله )یعنی در ابتدا( انجام شده است. تجهیزات مورد استفاده به منظور تهیه کامپوزیت دو ورق با ابعاد 1*05*105 میلیمتر روی هم قرار گرفته و با دستگاه نورد مدل با قطر غلطک 11 سانتیمتر و سرعت غلطک 25 دور بر دقیقه تحت فرآیند نورد انباشتی قرار گرفتند به گونهای که ضخامت ورقها از 2 به 5.3 میلیمتر رسانده شد. میکروسختی سنجی مدل دستگاه میکروسختی سنجی دیجیتال BUEHLER MMT-7 به منظور ارزیابی تغیرات میکروسختی در کامپوزیتها مورد استفاده قرار گرفت. آزمون خزش جهت بررسی استحکام خزشی نمونههایی با استاندارد E-133-11 C دمایی توسط دستگاه خزش تهیه گردید ]23[. آزمون خزش در محدوده 35-05 205-305 و محدودهی تنشی MPa SCT-35 مدل سنتام انجام شد. مراحل فرآیند ساخت کامپوزیت و انجام آزمون خزش به صورت طرحواره در شکل 3 نشان داده شده است. جدول 7- ترکیب شیمیايی ورق Al2024-T3 مورد استفاده در پژوهش حاضر عنصر آلومینیم مس منیزیم منگنز آهن سیلیسیم روی تیتانیم کروم درصد وزنی مابقی 3.78 1.59 0.50 0.095 0.075 0.038 0.032 0.015
751 مجله مواد نوين/ جلد 8 /شماره 3/ بهار 7331 Creep process at various temperatures T ( C) t (min) شکل 3- طرحواره انجام فرآيند آنیل اتصال نورد تجمعی و خزش شرح فرآیند پس از برسکاری و شستشوی ورقها پودر بین آنها توزیع شد. جهت انجام نورد تجمعی چهار گوشه ورق- ها توسط مته فوالدی به قطر 1.0 میلیمتر سوراخ و سپس توسط سیم مسی به قطر 1 میلیمتر به هم بسته شده و به سرعت تحت عملیات نورد قرار گرفتند. در پاس اول به منظور چسبندگی بیشتر الیهها و همچنین توزیع هر چه بهتر پودر کاهش سطح مقطع به میزان 15 درصد اعمال شد پس از انجام مرحله اول )که تحت عنوان سیکل ساندویچ سازی شناخته میشود( ساندویچ آماده شده به دو قسمت مساوی تقسیم شده و پس از بسته شدن مجدد تحت کاهش سطح مقطع 05 فرآیند اتصال نورد تجمعی یک سری درصد نورد شد. با ادامه ترکهای لبهای در کنارههای نوار ظاهر شد به طوری که حضور چنین ترک- هایی در سیکلهای باالتر افزایش یافته است. ظهور و گسترش این ترکها را میتوان به میزان کاهش سطح مقطع و نیز افزایش کارسختی در هر سیکل نسبت داد. فرآیند شرح داده شده تا 3 پاس انجام شد. همچنین نمونههای فاقد ذرات تولید شدند با این تفاوت که ذرات نشد. نتایج و بحث نتایج میکروسختی نیز به همین روش همانگونه که در شکل 0 میتوان دید سختی بین ورقها توزیع نمونه- های کامپوزیتی به مراتب بیشتر از نمونههای اولیه است. افزایش سختی در کامپوزیتهای تولیدی را میتوان به تجمع نابجاییها در این نمونهها نسبت داد. نتایج نشان داد سختی نمونه Al2024+1% بیشتر از سایر کامپوزیت- ها است که ناشی از توزیع مناسب ذرات تقویتکننده به همراه پیوستگی الیههای کامپوزیت است. از طرف دیگر عدم توزیع مناسب ذرات به همراه عدم پیوستگی کامل بین الیهها موجب معادل شدن میزان سختی کامپوزیته یا تولیدی با 3-2 درصد تقویتکننده با سختی نمونه فاقد تقویتکننده شده است.
مطالعه تجربی رفتار خزشی کامپوزيت Al2024/ تولید شده به روش اتصال نورد تجمعی 758 شکل 1- نتايج آزمون میکروسختی ويکرز از کامپوزيتهای تولیدی نتایج فولمن و همکاران] 20 [ نشان داد افزایش سریع میکروسختی در کرنشهای نسبتا پایین ناشی از تشکیل مرزدانههای فرعی و نابجاییها در ریزساختار کامپوزیت است. چانگ و همکاران] 20 [ نیز کارسختی بهوجود آمده در پاسهای ابتدایی نورد را به شکلگیری مرزدانههای فرعی و نابجاییها نسبت داده است. شکل 0 توزیع ذرات در زمینه را نشان Al2024 میدهد. به طوری که میتوان دید خوشههای پیوسته با افزایش تعداد پاس نورد به خوشههای غیرپیوسته پراکنده در زمینه تغییر آرایش یافته است. به عبارت دیگر کاهش فشار نورد در پاسهای ابتدایی سبب تشکیل خوشههای پیوسته در زمینه شده است. از طرف دیگر فشار باالی نورد که ناشی از افزایش تعداد پاسهای نورد است شرایط را جهت توزیع مناسب ذرات تسهیل نموده است. در همین راستا دورن ]13[ نشان داد افزایش تعداد پاسهای نورد منجر به کاهش تجمع ذرات در فصل مشترک بین فلزات شده و شرایط را برای توزیع مناسب ذرات فراهم می- کند. آزمون خزش تنش و دما متغیر شکل 1 نمودار استحکام خزشی بر حسب زمان برای کلیه نمونهها در شرایط تنش و دمای متغیر را نشان می- دهد. مشاهده میشود که شیب مرحله دوم خزش در نمونه- های از و Al2024 Al2024+3% Al2024+2% به طور قابل مالحظهای افزایش یافته است به طوری که می- توان آن را به غالب شدن بازیابی به کارسختی نسبت داد. همانگونه که در شکل 1 مشخص است افزایش تنش 35MPa به 05MPa در دمای ثابت موجب 205 C کوتاهتر شدن مرحله دوم خزش شده به گونهای که رخداد بازیابی در مرحله دوم را میتوان به افزایش تنش نسبت داد. از طرف دیگر افزایش دما از 205 C به 305 C به همراه افزایش تنش از 05 شرایط سبب شده 35 به MPa MPa که نمونهها پس از مرحله اول به سرعت وارد مرحله سوم شدهاند در واقع در این نمونهها مرحله دوم به طور کامل حذف شده و بازیابی بر کارسختی فائق آمده است. رفتار خزشی کامپوزیت Al2024+1% MPa و تنش 205 C در دمای 35 نشاندهنده کوتاهی مراحل اول و سوم و در عوض طوالنی شدن مرحله دوم است این رفتار نشاندهنده برقراری تعادل بین کارسختی و بازیابی به علت جلوگیری از لغزش نابجاییهای انباشته شده توسط ذرات اضافه شده به زمینه است. همچنین میتوان مشاهده کرد با افزایش تنش به 05MPa تحت همان دما موجب کاهش مرحله دوم و متعاقب آن کاهش عمر خزشی این کامپوزیت شده است.
753 مجله مواد نوين/ جلد 8 /شماره 3/ بهار 7331 شکل 5- تصاوير میکروسکوپ الکترونی روبشی از توزيع پودر در زمینهی کامپوزيتهای تولید شده به ازای )الف( 7 )ب( 2 و )ج( 3 پاس به روش اتصال نورد تجمعی
مطالعه تجربی رفتار خزشی کامپوزيت Al2024/ تولید شده به روش اتصال نورد تجمعی 711 0.5 250 30 250 40 300 30 300 40 350 30 350 40 Creep Strain 0.4 0.3 0.2 Al2024 0.1 0.5 50 100 150 200 250 t (min) 0.4 Al2024-T3 Creep Strain 0.3 0.2 0.1 500 1000 1500 2000 2500 t (min) 0.5 0.4 Al2024+1% Creep Strain 0.3 0.2 0.1 0.5 100 200 300 400 500 t (min) 0.4 Al2024+2% Creep Strain 0.3 0.2 0.1 0.5 50 100 150 200 250 t (min) Creep Strain 0.4 0.3 0.2 Al2024+3% 0.1 20 40 60 80 100 t (min) منحنی استحکام خزش بر حسب زمان تحت تنش و دمای متغیر برای نمونههای Al2024-T3 Al2024 Al2024+3% و Al2024+2% Al2024+1% شکل 1-
717 مجله مواد نوين/ جلد 8 /شماره 3/ بهار 7331 به همین ترتیب افزایش دما از 205 C به 305 C که با 05 MPa تنش همراه است موجب حذف کامل مرحله دوم و وارد شدن سریع این نمونه به مرحله سوم شده است به گونهای که به شدت عمر خزشی این کامپوزیت کاهش یافته است لغزش نابجاییها و نیز فعال شدن سیستمهای لغزشی متعدد تحت چنین شرایطی را میتوان از علل رخداد چنین پدیدهای دانست. حسینی منزه و همکاران نشان دادند که منبع تنش آستانهای ناشی از اندرکنش بین تحرک نابجاییها و توزیع ذرات ظریف موجود مابین ورقها است] 21 [. مطابق گزارش کالک و همکاران] 10 [ مقدار تنش آستانه به ازای دماهای پایینتر از 205 معادل C تنش اوراوان و به ازای دماهای باالتر کمتر خواهد بود. رفتار خزشی آلیاژ Al2024-T3 در دمای 205 C و تنشهای 05 دارای مراحل اول و سوم کوتاه و 35 و MPa MPa مرحله و Al 2CuMg دوم طوالنی است. با توجه به وجود رسوبات Al 2Cu در زمینه این آلیاژ و نیز شرایط اولیه آن که کارسخت شده و پیرسخت شده طبیعی است نشان دهنده رسوبگذاری دینامیکی حین فرآیند خزشی است. حضور این رسوبات با ممانعت از حرکت نابجاییها و فراهم کردن شرایط برای قفل شدن آنها از رخداد پدیده بازیابی جلوگیری میکنند. به طوری که میتوان دید افزایش دما از 205 C به 355 C موجب تغییر کامل رفتار خزشی این آلیاژ شده است به گونهای که مرحله دوم به طور کامل حذف شده و نمودار شامل دو مرحله اول و سوم است. از طرف دیگر این رفتار را میتوان به ایجاد سیستمهای لغزش متعدد در ریزساختار نسبت داد به طوری که رسوبات توانایی جلوگیری از حرکت این سیستمها را نداشته و موجب از بین رفتن مهمترین مرحله در فرآیند خزشی یعنی مرحله دوم شده است. مطابق گزارش پارچویانسکی و همکاران] 27 [ مقادیر زیاد پودر مقاومت خزشی ذرات خزشی میشود. تنش و دما ثابت موجب تضعیف میشود. به عبارت دیگر اثر قفل کنندگی موجود در مرزدانهها سبب بهبود مقاومت شکل 7 منحنی استحکام خزشی بر حسب زمان برای کلیه نمونهها در شرایط دمای 205 C و تنش نشان میدهد. همانگونه که مشاهده میشود عمر خزشی نمونه اولیه Al2024-T3 به طور قابل مالحظهای فراتر از سایر نمونهها است. در میان کامپوزیتها نیز عمر خزشی کامپوزیت Al2024+1% شده است توزیع مناسب ذرات چندین برابر سایر کامپوزیتهای تولید در زمینه و نیز پیوستگی و چسبندگی مطلوب الیههای این کامپوزیت را میتوان از دالیل برتری خواص آن نسبت به سایر نمونهها عنوان کرد. افزایش درصد حجمی ذرات در کامپوزیت- های Al2024+2% و Al2024+3% به علت درشت بودن اندازه این ذرات و نیز فقدان فضای کافی جهت توزیع یکنواختتر کامپوزیتها به نسبت نمونه اولیه موجب کاهش عمر خزشی دیگر Al2024-T3 شده است. شکل 1 طرحوارهای از وضعیت موجود را نمایش میدهد. به طوری که میتوان دید در کلیه Al 2CuMg و Al 2Cu نمونهها رسوبات به میزان برابری حاضر است و تنها پارامتر قابل کنترل میزان کسر حجمی ذرات تقویت کننده )در نمونههای کامپوزیتی( است. بدیهی است که افزایش تنش موجب اعمال فشار بیشتر از سوی نابجاییها به ذرات شده و این ذرات نمیتوانند نقش خود را در ممانعت از حرکت نابجاییها )ایجاد بازیابی( اعمال کنند و نمونه دچار بازیابی شده و این امر موجب کوتاه شدن مرحله دوم خزش و در نتیجه کاهش عمر خزشی نمونه در تنش های باالتر میشود. شایان ذکر است در نمونه خام تنها رسوبات Al2024-T3 Al 2CuMg فشار کمتری را تحمل Al 2Cu و حضور داشته و بنابراین کرده و عمر خزشی بیشتری به نسبت سایر نمونهها دارد. بنابر گزارش کالک و همکاران] 10 [ رسوبگذاری پیوسته ذرات ظریف و میزان این ذرات حین انجام آزمون خزش تابع دمای و زمان آزمون خزش است. و با فاصله بین ذرات تقویتکننده تیجانگ و ما] 21 [ با استفاده از رابطه )1( نشان دادن که ذرات تقویتکننده زمانی میتوانند مانع حرکت و لغزش نابجاییها شوند که اندازه آنها زیر 0 میکرومتر باشد. به طوری که λ فاصله بین ذرات d کسر درصد f توجه به رابطهی حجمی ذرات تقویتکننده )1( فاصلهی بین ذرات λ = ( σf π ) 1 ε d میانگین قطر ذرات میباشد. )1( در 35 را MPa
مطالعه تجربی رفتار خزشی کامپوزيت Al2024/ تولید شده به روش اتصال نورد تجمعی 712 کامپوزیتهای Al2024+2% Al2024+1% Al2024+3% و به ترتیب معادل 3.0 12 و 1.3 میکرومتر اندازهگیری شد. با توجه به اندازهگیریها می- توان دید که افزایش درصد کسر حجمی ذرات موجب کاهش فاصله بین ذرات شده و در نتیجه اتصال مطلوب الیههای کامپوزیت حاصل نشده است. گروه تحقیقاتیها و همکاران] 23 [ نیز اعالم کردند ذرات زمانی میتوانند از حرکت و لغزش نابجاییها ممانعت کنند که فاصله بین ذرات 3.7 میکرومتر و اندازهی آنها نیز زیر 0 میکرومتر باشد. شایان ذکر است که صعود نابجاییها در زمینه آلیاژ فرآیندی است که با آهنگ خزش کنترل میشود] 11 [. 0.5 Al2024+1% Al2024+2% Al2024+3% Al2024 Al2024-T3 Creep Strain 0.4 0.3 0.2 T = 250 C σ = 30 MPa 0.1 400 800 1200 1400 1800 t (min) شکل 1- منحنی استحکام خزش بر حسب زمان برای کامپوزيتهای تولید شده تحت دمای 251 C و تنش 31 مگاپاسکال شکل 8 -طرحوارهای ماکروسکوپی از وضعیت موجود در نمونههای کامپوزيتی
713 مجله مواد نوين/ جلد 8 /شماره 3/ بهار 7331 نتیجهگیری است: برمبنای تحقیق صورت گرفته نتایج زیر قابل حصول 1- سختی نمونههای کامپوزیتی تولید شده با و بدون ذرات تقویتکننده چندین برابر فراتر از سختی نمونه خام اولیه Al2024-T3 اندازهگیری شد. 2- تجمع نابجاییها و افزایش کارسختی طی فرآیند نورد تجمعی را میتوان از جمله دالیل افزایش سختی در نمونههای تولیدی عنوان کرد. توزیع بهتر ذرات تقویتکننده در ساختار و یکنواختی و چسبندگی مطلوب بین الیهها موجب شد میزان سختی کامپوزیت Al2024+1% بیشتر از سایر کامپوزیتهای تولیدی تخمین زده شود. 0- عمر خزشی کامپوزیت Al2024+1% در تمامی دماها و آهنگ کرنشها بیش از سایر تولیدی اندازهگیری شد. عمر خزشی نمونه کامپوزیتهای Al2024-T3 به طور قابل مالحظهای فراتر از کلیه نمونههای تقویت شده و تقویت -0 نشده تخمین زده شد حضور ذرات رسوبی ظریف در ریزساختار پیش از انجام عملیات خزش و نیز رسوبگذاری دینامیکی حین فرآیند را میتوان از جمله دالیل این پدیده عنوان کرد. Refrences : 1- Tsuji, N. Toyoda, T. Minamino, Y. Koizumi, Y. Yamane, T. Komatsu, M. Kiritani, M., Microstructural Change of Ultrafine-Grained Aluminum During High- Speed Plastic Deformation Material Science and Engineerig A, Vol. 350, No. 1, pp. 108-116, 2003. 2- ASM International, ASM International. Handbook Committee, and ASM International. Alloy Phase Diagram Committee. Metals Handbook: Properties and selection. Vol. 2. Asm International, 1990. 3- Dieter, George Ellwood, and David J. Bacon. Mechanical metallurgy. Vol. 3. New York: McGraw-Hill, 1986. 4- Hansen, N. Huang, X. Ueji. R. Tsuji, N. Structure and Strength After Large Strain Deformation Materials Science and Engineering: A, Vol. 387, pp. 191-194, 2004. 5- Long, L. Nagai, K. and Yin, F. Progress in Cold Roll Bonding of Metals Science and Technology of Advanced Materials (2016). 6- Xing, Z. P. Kang, S. B. and Kim. H. W. Structure and Properties of AA3003 Alloy Produced by Accumulative Roll Bonding Process Journal of Materials Science, Vol. 37.4, No. 4, pp. 717-722, 2002. -3 ن. نصریان و خ. رنجبر "بررسی خواص مکانیکی و ریزساختاری کامپوزیت Al/Brass ساخته شده به روش - -7 اتصال نوردی تجمعی" فصلنامه علمی پژوهشی مواد نوین جلد 3 شماره 1 پاییز 1331 8- Lee, S.H. Saito, Y. Sakai, T. Utsonumia, H. Texture Evolution During ARB of AlLi Alloy Materials Science and Engineering A, Vol.325, pp. 228-235, 2002. 9- Huang, X. Tsuji, N. Hansen, N. Minaminoa, Y. Microstructural Evolution During Accumulative Roll-Bonding of Commercial Purity Aluminum Materials Science and Engineering A, Vol. 340, No. 1, pp. 265-271, 2003. 10- Lee, S.H. Aito, Y. Tsuji, N. Utsonumia, H. Role of Shear Strain in Ultra-Grain Refinement by Accumulative Roll- Bonding (ARB) Process Scripta Materialia, Vol. 46, No. 4, pp. 281-285, 2002. 11- Tsuji, N. Saito, Y. Utsunomiya H. and Tanigawa, S. Ultra-Fine Grained Bulk Steel Produced by Accumulative Roll-
مطالعه تجربی رفتار خزشی کامپوزيت Al2024/ تولید شده به روش اتصال نورد تجمعی 711 Bonding (ARB) Process Scripta Materialia, Vol. 40, No. 7, pp. 795-800, 1999. 12- Salmova, M. Homola, P. Karlika, M. Thermal Stability of Twin-Roll Cast Al- Fe-Mn-Si Sheets Accumulative Roll Bonded at Different Temperatures Materials Science and Engineering A, Vol. 462, No. 1, pp.106-110, 2007. 13- Green, W. V. Creep and Stress Rupture Testing Measurement of Mechanical Properties, Part I. RF Bunshah Wiley-Interscience, New York, 1971. 14- Dorn, J. E. Creep and recovery American Society for Metals, Cleveland, pp. 255, 1957. 15- Kloc, L. Spigarelli, S. Cerri, E. Evangelista, E. Langdon, T. G. Creep Behavior of an Aluminum 2024 Alloy Produced by Powder Metallurgy Acta Materialia, Vol. 45, No. 2, pp. 529-540, 1997. 16- Spigarelli, S. Cabibbo, M. Evangelista, E. Langdon, T.G. Creep Properties of an Al-2024 Composite Reinforced With Particulates Materials Science and Engineering A, Vol. 328, pp. 39-47, 2002. 17- Pasebani, S. Toroghinejad, M.R. Nano-Grained 70/30 Brass Strip Produced by Accumulative Roll-Bonding (ARB) Material Science and Engineering A, Vol.527, No. 3, pp. 491-197, 2010. 18- Bendersky, L. Rosen, A. and K. Mukherjee. A. Creep and Dislocation Substructure International Metals Reviews, 2013. 19- Zhu, S. J., Peng, L. M., Zhou, Q., Ma, Z. Y., Kucharova, K. and Cadek, J. Creep behavior of an aluminium strengthened by fine aluminium carbide particles and reinforced by silicon carbide particulates- DS Al-/Al4C3 composites ', Materials Science and Engineering A, Vol.268, pp. 236-245, 1999. 20- Bendersky, L. Rosen, A. and K. Mukherjee. A. Creep and Dislocation Substructure International Metals Reviews, Vol.30,, pp. 1-16, 1985. 21- P. Manrique, C.M. Jimenez, A. caballero, O.A.Ruano, F. Carreno Evolution of the microstructure, texture and creep properties of the 7075 aluminium alloy during hot accumulative roll bonding Materials Science and Engineering A, Vol. 606, PP.434-442, 2014. 22- P. Manrique, C.M. Jimenez, O.A.Ruano, F. Carreno Effect of warm accumulative roll bonding on the evolution of microstructure, texture and creep properties in the 7075 aluminium alloy Materials Science and Engineering A, Vol. 556, PP.287-294, 2012. 23- ASTM, E139-11. Standard Test Methods for Conducting Creep, Creep- Rupture, and Stress-Rupture Tests of Metallic Materials Annual book of ASTM standards, 2001. 24- Fullman, R. L. Carreker, R. P. and Fisher. J. C. Simple Devices For Approximating Constant Stress During Tensile Creep Tests Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers, Vol. 197.5, No. 5, pp. 657-659, 1953. 25- Chang, H. C. and Grant. N. J. Inhomogeneity in Creep Deformation of Coarse-Grained High Purity Aluminum Trans. AIME, Vol. 197, pp. 1175, 1953. 26- Hosseini Monnazah, A. Simchi, A. Seyed Reihani, S. M. Creep Behavior of Hot Extruded Al-5% Composite powder Materials Science Forume, Vol. 534-536, pp. 861-864, 2007.
715 مجله مواد نوين/ جلد 8 /شماره 3/ بهار 7331 27- Parchoviansky, M. Galusek, D. Michalek, M. Savancarek, P. Kasiarova, M. Dusza, J. Hnatko, M. Effect of the Volume Fraction of on the Microstructure and Creep Behavior of Hot Pressed Al2O3/ Composites Ceramics International, Vol. 40, No. 1, pp. 1807-1814, 2014. 28- Tjong, S.C. Ma, Z.Y. High- Temperature Creep Behaviour of Powder- Metallurgy Aluminium Composites Reinforced With Particles of Various Sizes Composites Science and Technology, Vol. 59, No. 7, 1999. 29- Hao, S. M. Xie, J. P. Wang, A. Q. Wang, W. Y. Li, J. W. Sun, H. L. Hot Deformation Behaviors of 35%p/2024Al Metal Matrix Composites Trans. Nonferrous Met. Soc. China, Vol. 24, No. 8, pp. 2468 2474. 2014.
711 مطالعه تجربی رفتار خزشی کامپوزيت Al2024/ تولید شده به روش اتصال نورد تجمعی