مطالعه خواص مكانيكي و متالوژيكي كامپوزيت چند لايه Al/Cu توليد شده به روش فرآيند اتصال پرس تجمعي

The Investigation of mechanical and metallurgical properties of multi-layered Al/Cu composite produced by Accumulative Press Bonding (APB) process

يكي از جديدترين روش‌هاي تغيير شكل پلاستيك شديد (SPD)‌، روش اتصال پرس تجمعي (APB) مي‌باشد كه در آن انباشت كرنش باعث تغييرات شديد پلاستيكي و ميكروسكوپي مي‌شود. در اين پژوهش نيز روش APB براي توليد كامپوزيت Al/Cu، با استفاده از ورق‌ آلياژي AA1100 و Cu خالص تجاري به ترتيب به عنوان فاز زمينه و فاز تقويت كننده مورد بكار برده شده است. ريزساختار نمونه‌هاي حاصل از فرآيند با ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفته و همچنين مطالعه تغييرات خواص مكانيكي با استفاده از آزمون كشش و ميكروسختي سنجي انجام شده است. نتايج مطالعات ميكروساختاري نشان مي‌دهد كه با افزايش تعدا پاس‌هاي فرآيند، توزيع فاز تقويت كننده(Cu) در داخل شبكه آلومينيم بهبود يافته و منجر به شكست و تكه تكه شدن لايه‌هاي Cu در تمام طول نمونه شده است. همچنين استحكام نهايي، سختي و تغييرات طول كامپوزيت در اين پژوهش با تكرار فرآيند تا سه پاس افزايش يافته بطوريكه استحكام نهايي كامپوزيت در پاس سوم به 375 مگاپاسكال رسيده كه نسبت به آلومينيم اوليه3.1 برابر و نسبت به Cu اوليه 2.7 برابر افزايش يافته است. سختي نيز در پاس سوم براي آلومينيوم به 62HVرسيده كه نسبت به سختي ورق آلومينيوم اوليه 1.6 برابر افزايش پيدا كرده و براي Cu اوليه 152.6 HVمي‌باشد كه نسبت به سختي ورق Cu اوليه 2.6 برابر افزايش نشان مي‌دهد. همچنين مطالعات شكست نگاري با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه نوع شكست كامپوزيت از نوع شكست برشي نرم مي‌باشد.

Accumulative press bonding (APB) process is one of the newest approaches of SPD processes in which the applying of strain in materials lead to the substantial plastic deformation and microscopic changes. In this study, APB method was used to production of Al/Cu composite and AA1100 and pure commercial Copper sheets used as matrix and reinforcement respectively. Microstructure evolutions samples proceeding by APB process were studied by Scan Electron Microscopy (SEM) and Optical Microscopy (OM). Mechanical characteristics were accomplished by conducting standard tensile and microhardness tests. The microscopic analysis indicates that as the number of APB passes increased, the reinforcement phase (Cu) dispersion be improved and result in Cu continues layers discrete in to shorter layers. As well, by increasing the number of APB passes up to 3 the ultimate strength, microhardness and elongation had been increased so that, the ultimate strength is raised to 375Mpa, it about 3.1 and 2.7 times is more than as Al and Cu respectively. Under the 3 cycles of APB, the hardness of Al and Cu were reached to 62 and 152.6 HV respectively which are 1.6 and 2.6 times greater than those of corresponding pure materials. Furthermore, SEM observations demonstrated the failure mode in Al/Cu composite proceeding by APB process is shear ductile rupture.