نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

3 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش کامپوزیت لایه ای آلومینیوم/مس با استفاده از روش پیوند نوردی در دمای اتاق، بدون استفاده از روانکار و با استفاده از یک ماشین نورد آزمایشگاهی با اعمال کاهش ضخامت 60% تولید شد. همچنین خواص مکانیکی، شکست نگاری و ریزساختار با استفاده از آزمون کشش تک محوره، میکروسختی، عکس برداری از سطح مقطع شکست با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون های انجام شده حاکی از افزایش استحکام و میکروسختی برای نمونه ی کامپوزیتی آلومینیوم/مس نسبت به نمونه های اولیه آلومینیوم 5052 و مس خالص می باشد که عامل اصلی این افزایش اعمال کرنش زیاد و کار سرد می باشد. استحکام کششی برای نمونه‌ی تولید شده به 415مگاپاسکال می رسد که نسبت به نمونه های اولیه آلومینیوم و مس به ترتیب 48% و 140% افزایش می یابد. همچنین میکروسختی برای هر لایه به صورت جداگانه محاسبه شد و برای لایه های آلومینیوم و مس به ترتیب 14% و 83% افزایش یافت. عکس های میکروسکوپ الکترون روبشی نشان می دهد که مکانیزم شکست نرم برای کامپوزیت لایه ای آلومینیوم/مس همانند نمونه های اولیه حاکم است، البته با این تفاوت که میکروحفرات برای نمونه ی کامپوزیتی نسبت به نمونه های اولیه کم عمق تر و کوچکتر شده اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of mechanical properties, fracturgeraphi and microstructure of layered Al/Cu composite produced by cold roll bonding

نویسندگان [English]

  • Davood Rahmatabadi 1
  • Moslem Tayyebi 2
  • Ramin Hashemi 3

1 School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

2 Department of Material Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran

3 School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

In the present study, Al/Cu layered composite was produced through CRB method at room temperature, without lubricant and via using laboratory rolling machine by applying 60% reduction in thickness. Also mechanical properties, fracturgraphi and microstructure investigated through uniaxial tensile test, microharsness, scanning electron and optiv microscope. Results of carried out tests, showed the value of tensile strength and microhardness for Al/Cu layered composite compared to initial Al 5052 and pure Cu, increased that the main cause of this increase is applied high strain and cold working. Value of tensile strength for Al/Cu layered composite received 415 MPa that compared to initial Al 5052 and pure Cu 48% and 140% enhanced, respectively. Also microhardness calculated for each layers of composite individually and for Al and Cu increased 14% and 83% respectively. Results of SEM demonstrated that ductile fracture mechanism govern for Al/Cu composite such as initial samples, but the difference is that dimples for composite layers shallower and smaller compared to initial samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Layered Al/Cu composite
  • Cold Roll Bonding
  • Mechanical properties
  • fracturgraphi
  • Microstructure

1-        

[1]  Jamaati, R. Toroghinejad, M. R. Najafizadeh, A., “An Alternative Method of Processing Mmcs by CAR Process“, Materials Science and Engineering: A, Vol. 527, No. 10, pp. 2720-2724, 2010.

[2]  Lee, D. Kim, B., “Nanostructured Cu–Al2O3 Composite Produced By Thermochemical Process For Electrode Application“, Materials Letters, Vol. 58, No. 3, pp. 378-383, 2004.

[3]  Estrada-Guel, I. Carreño-Gallardo, C. Mendoza-Ruiz, D. Miki-Yoshida, M. Rocha-Rangel, E. Martínez-Sánchez, R., “Graphite Nanoparticle Dispersion in 7075 Aluminum Alloy by Means of Mechanical Alloying“, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 483, No. 1, pp. 173-177, 2009.

[4]  Li, L. Nagai, K. Yin, F., “Progress in Cold Roll Bonding of Metals“, Science and Technology of Advanced Materials, 2016.

[5]  Lee, J. Bae, D. Chung, W. Kim, K. Lee, J. Cho, Y., “Effects of Annealing on The Mechanical and Interface Properties of Stainless Steel/Aluminum/Copper Clad-Metal Sheets“, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 187, pp. 546-549, 2007.

[6]  Ouyang, J. Yarrapareddy, E. Kovacevic, R., “Microstructural Evolution in The Friction Stir Welded 6061 Aluminum Alloy (T6-Temper Condition) To Copper“, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 172, No. 1, pp. 110-122, 2006.

[7]  Milner, D. Vaidyanath, L., “Significance of Surface Preparation in Cold Pressure Welding“, MET CONSTR BR WELD J, Vol. 7, pp. 1-6, 1960.

[8]  Yong, J. Dashu, P. Dong, L. Luoxing, L., “Analysis of Clad Sheet Bonding by Cold Rolling“, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 105, No. 1, pp. 32-37, 2000.

[9]  Yahiro, A. Masui, T. Yoshida, T. Doi, D., “Development Of Nonferrous Clad Plate And Sheet By Warm Rolling With Different Temperature Of Materials“, ISIJ international, Vol. 31, No. 6, pp. 647-654, 1991.

[10]              Madaah-Hosseini, H. Kokabi, A., “Cold Roll Bonding of 5754-Aluminum Strips“, Materials Science and Engineering: A, Vol. 335, No. 1, pp. 186-190, 2002.

[11]              Danesh Manesh, H. Karimi Taheri, A., “Study of Mechanisms of Cold Roll Welding of Aluminium Alloy To Steel Strip“, Materials science and technology, Vol. 20, No. 8, pp. 1064-1068, 2004.

[12]              Jamaati, R. Toroghinejad, M. R., “Effect of Friction, Annealing Conditions and Hardness on The Bond Strength of Al/Al Strips Produced by Cold Roll Bonding Process“, Materials & Design, Vol. 31, No. 9, pp. 4508-4513, 2010.

[13]              Karakazov, N., Diffusion bonding of metals, Pergamon Press Oxford, 1985.

[14]              Jamaati, R. Toroghinejad, M. R., “Investigation of The Parameters of The Cold Roll Bonding (CRB) Process“, Materials Science and Engineering: A, Vol. 527, No. 9, pp. 2320-2326, 2010.

[15]              Eizadjou, M. Manesh, H. D. Janghorban, K., “Investigation of Roll Bonding Between Aluminum Alloy Strips“, Materials & Design, Vol. 29, No. 4, pp. 909-913, 2008.

[16]              Manesh, H. D. Taheri, A. K., “The Effect of Annealing Treatment on Mechanical Properties of Aluminum Clad Steel Sheet“, Materials & design, Vol. 24, No. 8, pp. 617-622, 2003.

[17]              Movahedi, M. Madaah-Hosseini, H. Kokabi, A., “The Influence of Roll Bonding Parameters on The Bond Strength of Al-3003/Zn Soldering Sheets“, Materials Science and Engineering: A, Vol. 487, No. 1, pp. 417-423, 2008.

[18]              Abbasi, M. Toroghinejad, M. R., “Effects of Processing Parameters on The Bond Strength of Cu/Cu Roll-Bonded Strips“, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 210, No. 3, pp. 560-563, 2010.

[19]              Alizadeh, M. Paydar, M., “Study on The Effect of Presence of Tih 2 Particles on The Roll Bonding Behavior of Aluminum Alloy Strips“, Materials & Design, Vol. 30, No. 1, pp. 82-86, 2009.

[20]              Tsuji, N. Saito, Y. Utsunomiya, H. Tanigawa, S., “Ultra-Fine Grained Bulk Steel Produced by Accumulative Roll-Bonding (ARB) Process“, Scripta Materialia, Vol. 40, No. 7, pp. 795-800, 3/5/, 1999.

[21]              Shaarbaf, M. Toroghinejad, M. R., “Nano-Grained Copper Strip Produced by Accumulative Roll Bonding Process“, Materials Science and Engineering: A, Vol. 473, No. 1, pp. 28-33, 2008.

[22]              Eizadjou, M. Talachi, A. K. Manesh, H. D. Shahabi, H. S. Janghorban, K., “Investigation of Structure and Mechanical Properties of Multi-Layered Al/Cu Composite Produced by Accumulative Roll Bonding (ARB) Process“, Composites Science and Technology, Vol. 68, No. 9, pp. 2003-2009, 2008.

[23]              Yang, D. Cizek, P. Hodgson, P. Wen, C. E., “Ultrafine Equiaxed-Grain Ti/Al Composite Produced by Accumulative Roll Bonding“, Scripta materialia, Vol. 62, No. 5, pp. 321-324, 2010.

[24]              Wu, K. Chang, H. Maawad, E. Gan, W. Brokmeier, H. Zheng, M., “Microstructure and Mechanical Properties of The Mg/Al Laminated Composite Fabricated By Accumulative Roll Bonding (Arb)“, Materials Science and Engineering: A, Vol. 527, No. 13, pp. 3073-3078, 2010.

[25]              Jamaati, R. Toroghinejad, M., “Cold Roll Bonding Bond Strengths: Review“, Materials Science and Technology, Vol. 27, No. 7, pp. 1101-1108, 2011.

[26]              Rahmatabadi, D. Hashemi, R., “Experimental Investigation of Fracture Surfaces and Mechanical Properties of AA1050 Aluminum Produced by Accumulative Roll Bonding Process“, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 10, pp. 305-312, 2016. (in Persian )

[27]              Pineau, A. Benzerga, A. A. Pardoen, T., “Failure of Metals III. Fracture and Fatigue of Nanostructured Metallic Materials“, Acta Materialia, 2015.