بررسي خواص مكانيكي و مغناطيسي ماده‌ي مركب لايه‌اي Cu/Ni/Fe3O4 توليد شده به ‌روش اتصال نورد تجمّعي (ARB)

Investigation of Mechanical and Magnetic Properties of Cu/Ni/Fe3O4 Multi-Layer Composite Produced by Accumulative Roll Bonding (ARB)

روش تغيير شكل موم‌سان شديد Sever Plastic Deformation)) به‌عنوان يكي از روش هاي توليد مواد با اندازه دانه‌ي نانومتري مطرح مي باشد. براي ايجاد يك ساختار با دانه هاي نسبتاً ريز، لازم است تا از طريق اعمال كرنش هاي موم‌سان زياد، چگالي بالايي از نابجايي ها ايجاد شوند. فرايند نورد تجمّعي بهعنوان يكي از پركاربردترين روش هاي اعمال تغيير شكل مومسان شديد و دستيابي به ساختارهاي نانومتري بهويژه در ورق ها و در مقياس صنعتي، مطرح مي باشد. در پژوهش حاضر، از فرايند اتصال نورد تجمّعي براي توليد مادهي مركب Cu/Ni/Fe3O4 لايه‌اي استفاده شده است. براي اين منظور، از مس و نيكل خالص تجاري و نانو ذرات Fe3O4 استفاده شده است. تعداد پنج مرحله نورد تحت شرايط بدون استفاده از روانكار همراه با پيش گرمايش در دماي ?c 500 قبل از هر مرحلهي نورد، اعمال شد. نمونههاي استاندارد از درون قطعات نورد شده تهيه شد و ريزساختار آنها با استفاده از ميكروسكپ نوري و الكتروني و خواص مكانيكي آنها بهوسيله انجام آزمون هاي سختي و كشش، ارزيابي شد. افزون بر اين، نقش همزمان ذرات تقويت كنندهي اكسيد آهن و نورد بر رفتار مغناطيسي مادهي مركب لايهاي توسط دستگاه مغناطيس سنج Vibrating Sample Magnetometer)) بررسي شد.

Techniques of severe plastic deformation have been successfully used for the production of novel metallic microstructures. Among different types of these techniques, accumulative roll bonding (ARB) has been extensively used to produce multi-layered composites. In the present study, a new manufacturing process for Cu/Ni- 1vol% Fe3O4 composites was developed by using Copper and Nickel sheets together with micron sized Fe3O4 particles as the starting materials. It was observed that as the number of ARB passes increased, the Nickel layers were necked and fractured. After five ARB passes, a multi-layer Cu/Ni-Fe3O4 composite including homogeneously distributed fragmented Nickel layers with the Fe3O4 particles in the Copper matrix was achieved. The structure as well as the mechanical properties of this composite were studied at different stages of ARB process. With an increase in the applied strain during ARB passes, the strength of composite samples increased, but the elongation decreased. In addition, the magnetic behavior by magnetic device detector (VSM) and tensile tests were performed in order to investigate the mechanical behavior of ARB products. Finally, the scanning electron microscope (SEM) was used to study the microstructure of layers in composites samples.