بررسي مكانيزم هاي استحكام دهي و نوع شكست كامپوزيت هاي فوق ريزدانه‌ي سه جزئي Al5083-5%B4C-Al2024 و Al5083-5%B4C-Al5083

Study on the strengthening mechanisms and failure modes of the ultra-fine grained tri-modal Al5083-5wt. %B4C-Al2024 and Al5083-5 wt. %B4C-Al5083 composites

در اين پژوهش، به بررسي اثر افزودن پودرهاي آلومينيوم 2024 و 5083 درشت دانه بر خواص مكانيكي و مكانيزم شكست كامپوزيت سه جزئي Al5083 – 5%B4C پرداخته شده است. به اين منظور ابتدا پودر آلومينيوم 5083 همراه با 5% وزني كاربيد بور تحت آسياب مكانيكي به مدت 36 ساعت تحت اتمسفر آرگون قرار گرفت تا پودر كامپوزيتي Al5083-5 wt. %B4C به دست آيد. سپس اين پودر آسياب شده با 25 و 50% وزني پودر آلومينيوم 2024 و 5083 درشت دانه مخلوط گرديد و سپس تحت پرس داغ و اكستروژن داغ قرار گرفت و ريزساختار، خواص مكانيكي و مكانيزم شكست نمونه هاي به دست آمده با يكديگر مقايسه شد. نتايج نشان داد كه افزودن پودر آلياژ 2024 درشت دانه به عنوان فاز سوم، باعث كاهش استحكام قطعات تا 30% در قياس با نمونه هاي فاقد فاز درشت دانه مي گردد اما انعطاف پذيري را افزايش مي دهد به طوري كه در اثر افزودن 25% وزني پودر آلياژ 2024، استحكام از MPa508 به MPa379 كاهش يافت اما درصد ازدياد طول از حدود 0/6% به 4% افزايش يافت. همچنين مشخص شد در نمونه هاي سه جزئي داراي آلومينيوم 2024 درشت دانه، افت استحكام نسبت به نمونه هاي داراي آلومينيوم 5083 درشت دانه، كمتر است. بررسي سطوح شكست نمونه هاي دو و سه جزئي نشان داد افزودن آلومينيوم 2024 درشت دانه باعث تغيير مكانيزم شكست شده و جدايش مرز دانه اي رخ مي دهد. به نظر مي رسد فصل مشترك دو فاز درشت دانه و فوق ريز دانه در كامپوزيت هاي سه جزئي، نقش اساسي در تعيين مكانيزم شكست داشته است.

In this paper, the influence of Al2024 and Al5083 aluminum alloy coarse grains on mechanical properties and fracture mechanism of Al5083-B4C tri-modal composite has been discussed. Al5083 alloy powders with 5 wt. % of boron carbide were milled for 36 hours and 25 and 50 wt. % of coarse grain (CG) Al2024 and Al5083 powders were added to the milled powders and then hot press under argon atmosphere and hot extrusion were done. Comparing results revealed that adding Al2024 coarse-grains has led to a good ductility but at the same time, it has decreased the strength up to 30% compared to Al-5%B4C composite. In this case, adding 25 wt. % of Al2024 CG led to a decrease in strength from 508 to 379 MPa but elongation reached to 4%. Furthermore, in samples containing Al2024 CG strength drop was less compared to samples containing Al5083 CG. Comparing fracture surfaces of tri-modal composites revealed that by adding Al2024 CG, fracture mechanism changed and interface debonding occurred. The UFG/CG interface seemed to have a critical role in determining the failure mechanism.