تاثیر فرآیند نورد تجمعی (arb) بر خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیوم-گرافن

کامپوزیت زمینه آلومینیوم به دلیل خواصی مانند چگالی کم، هدایت الکتریکی و حرارتی مناسب، مدول الاستیک و استحکام ویژه بالا، مقاومت در برابر سایش خوب و مقاومت در برابر خوردگی بالایکی از موضوعات جذاب در حوزه کامپوزیت‌های زمینه فلزی بوده و در صنایعی نظیر هوافضا، خودروسازی، دریایی، نظامی، الکترونیک و غیره کاربرد دارد. در میان این کامپوزیت‌ها، کامپوزیت زمینه آلومینیومی تقویت شده با گرافن به دلیل تاثیر گرافن بر استحکام و مدول یانگ و همچنین بهبود قابل توجه در خواص سایشی از توجه بیشتری برخوردار بوده است. برای تهیه کامپوزیت‌های زمینه فلز-ذرات، روش‌های مختلفی وجود دارد، مانند متالورژی پودر، ریخته‌گری، اسپری و غیره. کنترل نامناسب برخی از پارامترهای فرآیند در این تکنیک‌ها معمولا باعث تولید کامپوزیت‌هایی با عیوب مختلف از جمله تخلخل، پیوند ضعیف بین تقویت‌کننده و زمینه، توزیع غیریکنواخت ذرات و ایجاد مناطق بدون تقویت‌کننده می‌شود که در مجموع خواص مکانیکی پایینی را به همراه دارند. بنابراین، برخی از روش های مکانیکی ثانویه برای بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت‌های زمینه فلزی ضروری است. فرایند نورد تجمعی(arb) نوعی تغییر شکل شدید پلاستیکی (spd) است که شامل چرخه های متعدد آماده سازی سطح، انباشتن، نورد (کاهش 50 درصدی ضخامت) و برش نوارهای فلزی است. قبل از هر چرخه arb، سطوح نوارهای آنیل شده آماده سازی می‌شود. این آماده سازی شامل مسواک زدن سیمی با برس فولادی ضد زنگ به منظور حذف لایه اکسیدی ناشی از بازپخت و افزایش اصطکاک بین نوارها می‌باشد که به دنبال آن حمام الکل و استون به منظور تمییز کردن و حذف چربی‌ها انجام می‌شود. درفرآیند نورد تجمعی کامپوزیت آلومینیوم-گرافن، ورق های پوشش یافته با گرافن روی هم چیده می‌شوند. هدف اصلی arb دستیابی به یک فلز بسیار ریز دانه با خواص مکانیکی بالا است. انتظار می‌رود با افزایش تعداد پاس های فرآیندarb‌، توزیع و پیوند گرافن با زمینه آلومینیومی افزایش یابد. در این تحقیق به دنبال توزیع مناسب تر گرافن در زمینه و خواص مکانیکی بالاتر ورق های کامپوزیتی هستیم. از این رو برای کاهش اگلومره های گرافن از تلفیق روش اختلاط در سطح مولکولی و نورد تجمعی استفاده خواهد شد. به نظر می رسد علاوه بر توزیع مناسب‌تر گرافن در زمینه، فصل مشترک گرافن و زمینه فلزی نیز با استفاده از این روش تقویت خواهد شد و در نتیجه‌ خواص مکانیکی و ریزساختاری در کامپوزیت بهبود خواهند یافت.

the effect of cumulative rolling process on the mechanical properties of aluminum-graphene composite

aluminum-based composite due to properties such as low density, suitable electrical and thermal conductivity, elastic modulus and high specific strength, good wear resistance and high corrosion resistance it is one of the interesting topics in the field of metal composites. in similar industries aerospace, automobile manufacturing, marine, military, electronic and etc it is applicable. among these composites, aluminum matrix composite reinforced with graphene due to effect of graphene on strength and young s modulus as well as a significant improvement in wear properties has received more attention. to prepare metal-particle matrix composites, there are different methods. such as powder metallurgy, casting, spray and etc. improper control of some process parameters in these techniques it usually causes the production of composites with various defects including porosity, weak coupling between the reinforcer and the context, non-uniform distribution of particles and creating areas without reinforcement which generally have low mechanical properties. so, some secondary mechanical methods it is necessary to improve the mechanical properties of metal matrix composites. accumulative rolling process (arb) it is a form of severe plastic deformation (spd).which includes multiple cycles of surface preparation, pile up rolling (50% thickness reduction) and cutting metal strips. before each arb cycle, the surfaces of the annealed strips are prepared. this preparation includes wire brushing with a stainless brush in order to remove the oxide layer caused by annealing and increase the friction between the strips followed by an alcohol and acetone bath to clean and the removal of fats is done. in the cumulative rolling process of aluminum-graphene composite, graphene-coated sheets are stacked on top of each other. the main goal of arb is to obtain a very fine-grained metal with high mechanical properties. it is expected that by increasing the number of arb process passes, to increase the distribution and bonding of graphene with aluminum substrate. in this research, looking for a more appropriate distribution of graphene in the field and we have higher mechanical properties of composite sheets. therefore, to reduce graphene agglomerates from the combination of the mixing method at the molecular level and cumulative rolling will be used. it seems that in addition to a more suitable distribution of graphene in the field, the interface between graphene and the metal substrate will also be strengthened using this method and as a result, the mechanical and microstructural properties of the composite will be improved.