بررسي مكانيزم‌هاي استحكام‌دهي در كامپوزيت زمينه آلومينيمي تقويت شده با ذرات آمورف Al-Cu-Ti و متراكم‌سازي شده به روش پرس در قالب زاويه‌دار

Study of strengthening mechanisms in an Al-Cu-Ti metallic glass reinforced Al matrix composite consolidated by ECAP process

در اين پژوهش از فرآيند پرس در قالب زاويه دار (ECAP) براي ساخت كامپوزيت حجيم زمينه آلومينيمي با تقويت كننده ي ذرات آمورف Al65Cu20Ti15 استفاده شد. هدف از اين پژوهش، بررسي نقش مكانيزم هاي استحكام دهي مختلف در تعيين استحكام نمونه هاي متراكم سازي شده است. به همين منظور، كامپوزيت حاوي 13 درصد وزني از ذرات تقويت كننده آمورف توليد و رفتار مكانيكي آن با آلومينيم خالص متراكم سازي شده در شرايط يكسان مقايسه شد. ارزيابي نقش مكانيزم هاي استحكام دهي در خواص مكانيكي نمونه ها مستلزم مشاهده و تحليل دقيق مشخصه هاي ريزساختاري و تحولات فازي رخ داده است. بنابراين، تحولات ريزساختاري توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FE-SEM) و آناليز پراش پرتو ايكس (XRD) بررسي شد. همچنين، چگالي نابجايي هاي ذخيره شده در نمونه هاي مختلف با استفاده از الگوهاي پراش پرتو ايكس و بهره گيري از روابط موجود محاسبه شد. از نرم افزار Clemex و روشهاي آماري براي كمي سازي مشخصات ريزساختاري بهره گرفته شد. چگالي نمونه هاي متراكم سازي شده توسط روش ارشميدس اندازه گيري شد. ارزيابي خواص مكانيكي نمونه هاي متراكم سازي شده توسط آزمون فشار تك محوري انجام گرفت. با بررسي هاي ريزساختاري و تعيين مشخصه هاي ريزساختار اعم از اندازه دانه و چگالي نابه جايي هاي ذخيره شده، مي توان كرنش سختي را به عنوان مكانيزم استحكام دهي اصلي در افزايش استحكام نمونه هاي متراكم سازي شده معرفي نمود. از طرفي، حضور عيوب ريزساختاري،بسبب انحراف مقدار استحكام اندازه گيري شده توسط آزمون فشار تك محوري و مقدار پيش بيني شده توسط مكانيزم هاي استحكام دهي شد.|

In this study, equal channel angular pressing (ECAP) process was used to consolidate an Al-Cu-Ti metallic glass reinforced aluminum matrix composite. The role of strengthening mechanisms in the strength of developed composite was investigated. The composite with 13 wt% of amorphous reinforcements was produced and the mechanical properties were compared with pure Al specimen which consolidated in the same conditions. Precise study of microstructural features as well as phase transformations is necessary for evaluating the role of strengthening mechanisms on mechanical properties of consolidated specimens. Hence, microstructural evolutions were examined using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and X-ray diffraction (XRD) method. Also, dislocations density was calculated through equations based on the characteristics of crystalline peaks in XRD patterns. Clemex software was also used to quantify the constituents of microstructures. The densities of the consolidated samples were measured by Archimedes method. Uniaxial compression test was utilized to determine the mechanical properties. Microstructural studies and assessment of microstructural features such as grain size and stored dislocations density revealed that strain hardening mechanism play the major role in the strengthening of consolidated specimens. On the other hand, presence of microstructural defects led to some discrepancies between measured and anticipated strength.