ارزیابی خواص مکانیکی و ریزساختاری کامپوزیت نانوساختار ti–sic تولید شده به وسیله فرایند نورد پیوندی تجمعی

در این پژوهش، از فرایند نورد تجمعی پیوندی (arb) به عنوان یک روش پیشنهادی برای ساخت کامپوزیت زمینه فلزی cp ti–sic استفاده گردید. هدف از این پژوهش، ارزیابی خواص مکانیکی و ریزساختاری کامپوزیت cp ti–sic تولید شده به وسیله فرایند arb بود. به همین منظور، کامپوزیت های با درصد حجمی ذرات 5/1%، 3% و 5% تولید و با تیتانیم arb شده بدون حضور ذرات مقایسه شد. بررسی های میکروساختاری به وسیله میکروسکوپ های نوری و الکترونی و آنالیز الگوی پراش پرتو ایکس، بررسی بافت نمونه ها و همچنین بررسی های خواص مکانیکی در مراحل مختلف فرایند انجام شد. بررسی های میکروسکوپی، نشان دهنده کاهش تخلخل و همچنین تحلیل های کمّی به وسیله روش نزدیک ترین همسایه، بیان گر بهبود توزیع ذرات تقویت کننده با افزایش تعداد سیکل های فرایند بود. آنالیز الگوی پراش پرتو ایکس، قابلیت خوبی برای بررسی متغیرهای میکروساختاری ماده arb شده نشان داد. به طوری که تغییرات اندازه کریستال های محاسبه شده با این روش و ناهمسان گردی اندازه آنها تطابق خوبی با مشاهدات انجام شده به وسیله میکروسکوپ الکترونی عبوری و اندازه گیری های بافت نشان داد. ریز و هم محور شدن ساختار دانه ها با افزایش تعداد سیکل arb به وسیله دو روش پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری مشخص شد. افزایش استحکام کامپوزیت تولید شده توسط فرایند arb، بیشتر از نمونه بدون ذرات تقویت کننده تولید شده با این فرایند بود. کامپوزیت سازی توسط روش arb منجر به افزایش بیش از 3 برابری در استحکام تسلیم گردید. با این وجود ازدیاد طول ماده به کمتر از 7 درصد رسید. بررسی سطوح شکست نمونه های arb شده، بیان گر تغییر مکانیزم شکست از نرم با حفره های برشی به نرم با حفره های هم محور با افزایش تعداد سیکل برای هر دو نمونه کامپوزیتی و بدون ذرات تقویت کننده بود. این پدیده به افزایش شدید استحکام و همچنین افزایش عیوب داخل ماده arb شده نسبت داده شد. آنیل نمونه های arb شده به منظور حصول ترکیب استحکام و چقرمگی بالا انجام شد. به دلیل متغیرهای زیاد فرایند مانند درصد ذرات، دما و زمان آنیل، طراحی آزمایش با استفاده از روش تاگوچی انجام گرفت. نمونه arb شده کامپوزیتی ti–1.5%sic که در دمای °c500 به مدت 5 دقیقه آنیل شده بود به عنوان نمونه با شرایط بهینه شناخته شد. استحکام و چقرمگی در شرایط بهینه، به ترتیب mpa 624 و j/m2 124 به دست آمد که در مقایسه با ماده اولیه (استحکام تسلیم mpa 275 و چقرمگی j/m2 132) افزایش 3/2 برابری در استحکام تسلیم و حفظ 94% از چقرمگی را نشان داد. ازدیاد طول یکنواخت بسیار زیاد (17%~) ماده تولید شده در شرایط بهینه ناشی از افزایش نرخ کارسختی و نرخ کارسختی نرماله شده در مقایسه با تیتانیم اولیه و مرتبط با ساختار کاملاً تبلورمجدد یافته و بسیار ریزدانه (میانگین اندازه دانه ?m 4/1) تیتانیم arb و آنیل شده و همچنین حضور ذرات تقویت کننده دانسته شد. بررسی قابلیت تغییرشکل ورق تیتانیم کامپوزیتی تولید شده به وسیله arb و آنیل بعدی در فرایند کشش و کشش عمیق و مقایسه آن با تیتانیم اولیه نشان داد که ورق arb و آنیل شده قابلیت بیشتری برای تغییرشکل بدون نازک شدن دیواره دارد، در حالی که احتمال ایجاد عیب گوش واره ای شدن در آن نیز بیشتر است.