بررسی تجربی خواص مکانیکی ورق‌های آلومینیومی تقویت شده با نانولوله کربنی ساخته شده به روش نورد تجمعی

در این تحقیق، کامپوزیت زمینه آلومینیومی تقویت شده با نانولوله کربنی با استفاده از فرآیند نورد تجمعی بدست آمده است. از فرآیند نورد تجمعی به عنوان یکی از روش‌های تغییرشکل پلاستیک شدید به‌دلیل خواص مکانیکی و ریزساختاری خوب نمونه‌های تولیدشده، برای تقویت ورق‌های آلومینیومی با استفاده از نانولوله‌های کربنی استفاده شده است. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی کامپوزیت ساخته‌شده از آزمایش کشش تک‌محوری استاندارد استفاده شده است، بدین منظور، ابتدا استحکام کششی نهایی ورق‌های ساخته شده با روش نورد تجمعی با ورق تک لایه و سپس ورق‌های تقویتشده با نانولوله کربنی مقایسه شده است. تغییرات ریزساختاری کامپوزیت حین چرخه‌های مختلف نورد توسط میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که افزودن 05/0-15/0 درصد وزنی نانولوله کربنی در ورق‌های کامپوزیت باعث افزایش استحکام کششی‌نهایی آنها شده ولی افزودن بیش از 15/0 درصد وزنی نانولوله کربنی باعث کاهش استحکام کششی‌نهایی ورق‌های کامپوزیت می‌گردد. علاوه بر آن، کامپوزیت زمینه فلزی تولیدشده به وسیله نوردتجمعی تا 7 چرخه، توزیع یکنواخت و پیوند قوی بین ذرات و زمینه را نشان می‌دهد. همچنین هنگامی که تعداد چرخه‌ها افزایش می‌یابد، استحکام کششی‌نهایی کامپوزیت نیز افزایش می‌یابد.

Experimental Investigation of the Mechanical Properties of Aluminum Sheets Reinforced by Carbon Nanotubes Utilizing Accumulative Roll Bonding Process

In this study, aluminum sheets reinforced by carbon nanotubes were fabricated using the Accumulative Roll Bonding method. The accumulative roll bonding process was chosen among the severe plastic deformation methods to strengthen metal sheets using carbon nanotubes owing to the enhanced microstructure and mechanical properties of final products. In order to evaluate the mechanical properties of the specimens, tensile tests were carried out and the strength of sheets made by accumulative roll bonding method was compared to singlelayer pure aluminum and reinforced composite sheets. Microstructural changes of composite sheets were studied by optical microscopy after each cycle of rolling process. The results showed that spreading of (0.05 to 0.15) wt% of carbon nanotubes increased the ultimate strength of the composite sheets while by aggregating the carbon nanotubes more than 0.15 wt% a decreasing trend of the ultimate strength was observed.. Furthermore, the composites fabricated from 7 cycle of rolling process had a homogeneous distribution of particles and strong bonding between particles and matrix without having any porosity. Also it was found that the tensile strength of composite sheets also increased as the number of cycles increased.