بخشی از مقاله
چکیده
افزایش استحکام و کاهش وزن قطعات همواره مد نظر بسیاری از محققین در حوزه های مختلف از جمله صنایع هوا فضا و حمل و نقل بوده و است. هدف این تحقیق فرآوری کامپوزیت هیبریدی پایه آلومینیومی از گرید 7075 با استفاده از ذرات تقویت کننده SiC و B4C و بررسی خصوصیات مکانیکی و ریزساختاری آن میباشد. برای نیل به این هدف از روش پرس گرم و نورد تجمعی استفاده شده است.
بدین منظور بعد از تهیه چهار نمونه - ورق - به ابعاد یکسان و انجام عملیات سطح و پاشش ذرات تقویت کننده فوق الذکر به میزان 0/8 درصد حجمی - هرکدام به میزان 0/4 درصد حجمی - روی ورقها، عملیات پرس گرم یک پاس و نورد تجمعی دو پاس به ترتیب در دماهای 370 و 320 درجه سانتیگراد انجام شد. ریزساختار و خصوصیات مکانیکی نمونه های فرآوری شده با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، الگوی پراش اشعه ایکس، آزمون کشش و آزمون میکروسختی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ریزساختای نشان میدهد که بعد از یک پاس پرس گرم و دو پاس نورد تجمعی چسبندگی بین لایه ها در حد مطلوبی میباشد؛ نتایج خواص مکانیکی نیز مبین آن است که استحکام کششی بیش از 1/5 برابر نمونه اولیه میباشد.
مقدمه
به ترکیب دو یا چند نوع مواد با ویژگیهای شیمیایی و فیزیکی مختلف کامپوزیت اطلاق می شود. کامپوزیتهای هیبریدی دارای یک زمینه و دویا چند تقویت کننده می باشند. عموما کامپوزیتهای پایه آلومینیوم با استفاده از ذرات سرامیکی از قبیل SiC، B4C، Al2O3 و غیره تقویت می شوند. کامپوزیتهای زمینه آلومینیومی در مقابسه با آلیاژهای آلومینیوم دارای چندین مزیت ازقبیل استحکام بالا، مدول الاستیک زیاد، مقاومت به سایش بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین می باشد .[1-3]
روش نورد تجمعی یکی از تکنیک های تغییرشکل پلاستیک شدید برای فرآوری مواد بالک فوق ریزدانه می باشد. این روش توسط satio و همکارانش ارائه گردیده و شامل مراحل دونیم کردن، عملیات سطح و رول باند کردن می باشد. خصوصیات بالقوه کامپوزیت های هیبریدی پایه آلومینیومی از قبیل استحکام بالا و وزن پایین آنها باعث شده است تا آنها در بسیاری از کاربردهای ساختاری مورد استفاده قرار گیرند؛ علاوه برآن به دلیل نسبت استحکام به وزن بالای آلیاژ آلومینیوم 7075، این آلیاژ بیشتر در صنایع هوایی از جمله ساخت بال هواپیما کاربرد دارد .[4]
اگرچه با استفاده از فرآیند نورد تجمعی ورقهای آلومینومی 7075 فرآوری شده است [5] ولی با توجه به مطالعات صورت گرفته در این تحقیق، هیچ مطالعهای روی ساخت کامپوزیت هیبریدی پایه آلومینیومی با استفاده از ذرات تقویت کننده SiC و B4C صورت نگرفته است؛ لذا امکان ساخت کامپوزیت هیبریدی پایه آلومینیوم 7075 با استفاده از فرآیند نورد تجمعی هدف این مطالعه می باشد.
مواد و روش تحقیق
در این تحقیق از آلومینیوم 7075 آنیل شده بعنوان زمینه و از ذرات SiC و B4C بعنوان با میانگین اندازه 2 میکرون بعنوان تقویت کننده جهت ساخت کامپوزیت هیبریدی پایه آلومینیومی استفاده شده است. ترکیب آلیاژ استفاده شده - زمینه - در جدول - 1 - نشان داده شده است. به دلیل تاثیر کیفیت پیوند لایه ها به خواص محصول فرآوری در روش نورد تجمعی، عملیات سطح در این روش از اهمیت ویژه ای برخوردار است؛ لذا در تحقیق حاضر بعد از تهیه چهار نمونه با ابعاد مورد نظر - 1×50×160 - میلیمتر، نمونه ها در حمام مک - MEK - چربی زدایی و با استفاده از دستگاه سمباده زنی که مشخصات آن در جدول - 2 - نشان داده شده، تمیزکاری شد.
بعد از عملیات سطح 0/8 درصد حجمی ذرات تقویت کننده حاوی 0/4 درصد حجمی ذرات SiC و 0/4 درصد حجمی ذرات B4C بطور یکنواخت به سطح نمونه هاپاشیده شد. بعد از مراحل فوق الذکر نمونه ها روی هم گذاشته شد و محکم به هم بسته شدند سپس به مدت 5 دقیقه در دمای 370 درجه سانتیگراد پرس گرم شدند و بلافاصله در یک سیکل نورد تجمعی، 50 درصد کاهش ضخامت اعمال شد - کرنش معادل برابر . - 0/8 بعد از آن نمونه از وسط بریده شد؛ سپس دوباره روی هم گذاشته شد و بعد از نگهداری در دمای 320 درجه سانتی گراد، تحت سیکل دوه نورد تجمعی قرار گرفت.
شماتیک فرآیند استفاده شده در شکل - 1 - نشان داده شده است. در تحقیق حاضر نوردکاری در شرایط بدون استفاده از روانکار صورت گرفت؛ قطر غلتک و سرعت نوردکاری به ترتیب 420 میلیمتر و 580 متر بر ثانیه بود. در تحقیق حاضر از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مدل Cam Scan MV 2300 جهت ارزیابی تحولات ریزساختاری و از الگوی پراش اشعه ایکس جهت شناسایی فازهای مواد اولیه و - آلومینیوم - 7075 و محصول فرآوری شده استفاده شده است.
