تولید کامپوزیت های نانوساختار آلومینیوم- کاربید بور به روش اتصال تجمعی نورد

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 3، دوره 2، شماره 3، مهر و آبان 1390، صفحه 23-32   

نویسنده

علی یزدانی^*

مربی و عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر،

تاریخ دریافت: 09 دی 1394،  تاریخ پذیرش: 09 دی 1394 

چکیده

کامپوزیت‌های Al/B4C توجه بسیاری از پژوهشگران و صنعتگران حوزه-های نظامی، هسته‌ای، حمل و نقل و رایانه را به خود جلب کرده است. در این پژوهش، ساختار ورق‌های این مواد کامپوزیتی تولید شده با روشی بر پایه اتصال تجمعی نورد مورد توجه قرار گرفت. نتایج نشان دادند که با بکارگیری کاهش سطح مقطع نوردی 66 درصد در مراحل افزودن لایه‌ی تقویت کننده و پس از آن با کاهش سطح مقطع 50 درصد، جوش سردی مناسب بین ورق‌ها ایجاد می‌شود. تجزیه و تحلیل اشعه‌ی ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان داد که پس از 7 سیکل اتصال تجمعی نورد، دانه‌هایی نانوساختار و کشیده شده در جهت نورد توسعه می-یابند. افزون بر این، پس از 7 سیکل اتصال تجمعی نورد، توزیعی مناسب از ذرات تقویت کننده‌ی کاربید بور در زمینه‌ی نانوساختار آلومینیوم بدست آمد که بیانگر کارایی مناسب این روش تولید است. 
 

کلیدواژه‌ها

کامپوزیت‌های زمینه فلزی؛ مواد نانوساختار؛ اتصال تجمعی نورد؛ ریزساختار

مراجع

1- R.B. Mason., M.A. Miller., L.A. Gintert.,and M.F. Singleton., “Corrosion testing and

assessment of metal matrix compositecomponents for military assets”, Tri-service

corrosion conference, pp. 1-14, 2007.

2- F. Toptan., A. Kilicarslan., A. Karaaslan.,M. Cigdem., and I. Kerti., “Processing and

microstructural characterisation of AA 1070and AA 6063 matrix B4Cp reinforced

composites”, Materials and Design, Vol. 31,pp. S87-S91, 2010.

3- M. Khakbiz., and F. Akhlaghi., “Synthesisand structural characterization of Al–B4C

nano-composite powders by mechanicalalloying”, Journal of Alloys and Compounds,

Vol. 479, pp. 334–341, 2009.

4- A. Bhatnagar., “Lightweight ballisticcomposites: Military and law-enforcement

applications”,Wood head Publishing in Materials, 2006.

5- A. J. Pyzik., P. D. Williams., and A.McCombs., “New low temperature processing

for boron carbide/aluminum based compositearmor”, Report 1990, ARO-26166.1-MS-A,

1991.

6- J. Abenojar., F. Velasco., and M. A.Martinez., “Optimization of processing

parameters for the Al + 10 درصد B4C systemobtained by mechanical alloying”, Journal of

Materials Processing Technology, Vol. 184,pp. 441–446, 2007.

7- X.G. Chen., “Application of Al-B4C MetalMatrix Composites in the Nuclear Industry for

Neutron Absorber Materials”, Symposium ofSolidification Process of Metal Matrix

Composites, Edited by N. Gupta and W. H.Hunt, TMS, pp. 343-350, 2006.

8- X.G. Chen., and R. Hark., “Development ofAl-30 درصدB4C Metal Matrix Composites for

Neutron Absorber Material”, Symposium ofAluminum Alloys: Fabrication,

Charaterization and applications Edited by W.Yin et al, TMS, pp. 3-9, 2008.

9- K. M. Shorowordi, A. S. M. A. Haseeb, andJ. P. Celis, “Tribo-surface characteristics of

Al–B4C and Al–SiC composites worn under different contact pressures”, Wear, Vol. 261,

pp. 634–641, 2006.

10- I. Kerti and F. Toptan, “Microstructuralvariations in cast B4C-reinforced aluminium

matrix composites (AMCs)”, Materials Letters,Vol. 62, pp. 1215–1218, 2008.

11- K. Kitazono, E. Sato, K. Kuribayashi,Novel manufacturing process of closed-cell

aluminum foam by accumulative roll-bonding,Scripta Mater 50 (2004) 495-498.

12- H. Sekine and R Chen. “A combinedmicrostructure strengthening analysis of

SiCp/Al metal matrix composites”,Composites, Vol. 26, pp. 183-8, 1995.

13- H. A. Mohamed and J. Washburn,“Mechanism of Solid State Pressure Welding”,

Welding Journal, Vol. 30, pp. 2–10, 1975.

14- N. Bay, “Cold Welding: Part ІІ, ProcessVariant and application”, Metal Construction,

pp. 486-490, 1986.

15- N. Bay, “Cold Welding: Part І,Characteristic, Bonding Mechanism, Bond

Strength”, Metal Construction, pp. 369-372,1986.

16- C. Lu, K. Tieu and D. Wexler, “Significantenhancement of bond strength in the

accumulative roll bonding process using nanosizedSiO2 particles”, Journal of Material

Processing and Technology, Vol. 209, pp.

4830–4834, 2009.

17- M. Alizadeh and M.H. Paydar, “Study onthe effect of presence of TiH2 particles on the

roll bonding behavior of aluminum alloystrips”, Material Design, Vol. 30, pp. 82–86,

2009.

18- Y. Saito, N. Tsuji, H. Utsunomiya, T.Sakai, and R. G. Hong, “Ultra-fine grained

bulk aluminum produced by accumulative rollbonding(ARB) process”, Scripta Materialia,

Vol. 39, pp. 1221–1227, 1998.

19- N. Tsuji., T. Iwata., M. Sato., S. Fujimoto.,and Y Minamino., “Aging behavior of

ultrafine grained Al-2 wt %Cu alloy severelydeformed by accumulative roll bonding”,

Science and Technology of AdvancedMaterials, Vol. 5, pp. 173–180, 2004.

20- H. Utsunomiya., K. Tanda., Y. Saito., T.Sakai., and N. Tsuji., “Effects of Lubrication

on Accumulative Roll-Bonding (ARB) ofAluminum”, Journal of the Japan Society for

Technology of Plasticity, Vol. 40, pp. 1187–1191, 1999.

21- S. H. Lee., Y. Saito., N. Tsuji., H.Utsunomiya., and T. Sakai., “Role of shear

strain in ultragrain refinement by accumulativeroll-bonding (ARB) process”, Scripta

Materialia, Vol. 46, pp. 281–285, 2002.

22- T. Ungar., G. Tichy., J. Gubicza., and R.Hellmig., “Correlation between subgrains and

coherently scattering domains”, PowderDiffraction, Vol. 20, pp. 366–75, 2005.

23- L. R. Vaidyanath., M. G. Nicholas., and D.R. Milner., “Pressure welding by rolling”,

British Weld Journal, Vol. 6, 13–28, 1959.

24- H. A. Mohamed., and J. Washburn.,“Mechanism of solid state pressure welding”,

Weld Journal, Vol. 30, pp. 302–310, 1975.

25- Z. Wang., T. K. Chen., and D. J. Lloyd.,“Stress distribution in particulate-reinforced

metal-matrix composites subjected to externalload”, Metallurgical Transactions A, Vol. 24,

pp. 197–207, 1993.

26- D. J. Lloyd., “Aspects of fracture inparticulate reinforced metal matrix

composites”, Acta Metallurgica et Materialia,Vol. 42, pp. 59–71, 1991.

27- Z. Wang., and R. J. Zhang., “Mechanicalbehavior of cast particulate SiC/Al (A356)

metal matrix composites” MetallurgicalTransactions A, Vol. 22, 1585–1593, 1991.

28- P. B. Prangnell., S. J. Barnes., S. M.Roberts., and P. J. Withers., “The effect of

particle distribution on damage formation inparticulate reinforced metal matrix composites

deformed in compression”, Materials Scienceand Engineering A, Vol. 220, pp. 41–56, 1996.

29- T. Christman., A. Needleman., and S.Suresh., “An experimental and numerical study

of deformation in metal-ceramic composites”,Acta Metallurgica et Materialia, Vol. 37, pp.

3029–3050, 1989.

30- S. Tao., N. Townely., and J. D. Boyd.,“Effects of particulate spacing distribution on

internal stress and damage in MMCs”,Microstructure Sciences, Vol. 22, pp. 249–259,

1994.

31- T. V. Clyne., and P. J. Withers., “Anintroduction to metal matrix composites”

Cambridge University Press, Cambridge,United Kingdom, 1993.

32- M. J. Tan., and X. Zhang., “Powder metalmatrix composites: selection and processing” 

Materials Science and Engineering A, Vol.244, pp. 80–85, 1998.

33- I. Sabirov., O. Kolednik., and R. Pippan.,“Homogenization of metal matrix composites

by high-pressure torsion”, Metallurgical andMaterials Transactions A, Vol. 36, pp. 2861–

2870, 2005.

34- I. Sabirov., O. Kolednik., R. Z. Valiev.,and R. Pippan., “Equal channel angular

pressing of metal matrix composites: Effect onparticle distribution and fracture toughness”

Acta Materialia, Vol. 53, pp. 4919–30, 2005.