یشهوژپ یملع همانهام
یسدنهم کیناکم
سردم
mme.modares.ac.ir
Please cite this article using:
یگتخیر تیزوپماک یتخس و راتخاسزیر یور یعمجت یلاصتا درون دنیارف ريثأت
A356/TiC
ینموم نامژپ
،
1حور یتعامج هلا
2
*
-1 لباب یناوریشون یتعنص هاگشناد ،داوم یسدنهم ،یسانشراک یوجشناد لباب ،
-2 لباب ،لباب یناوریشون یتعنص هاگشناد ،داوم یسدنهم ،رایداتسا
لباب * - یتسپدک 4714871167 ،
jamaati@nit.ac.ir
هلاقم تاعلاطا هدیکچ
لماک یشهوژپ هلاقم :تفایرد ریت 11 1396
:شریذپ رویرهش08 1396
:تیاس رد هئارا رویرهش31
1396 رف ریثأت یسررب هب شهوژپ نیا رد
ا دنی یعمجت درون ( ) ARB یور زیر و راتخاس یتخس تیزوپماک یگتخیر مینیمولآ /356 دیبراک طسوت هک میناتیت
هتخیر یرگ همین تسا هدش دیلوت دماج
، .دش هتخادرپ دنیارف اتARB تیزوپماک یور لکیس4 هنیمز
ی نیمولآ یمی یواح یمجح دصرد10 دیبراک
هزادنا نیگنایم اب میناتیت تارذ
زا رتمک .دش ماجنا طیحم یامد رد رتمورکیم10 یسررب
یتخس و یرون پوکسورکیم طسوت یراتخاسزیر یاه
نومزآ طسوت داد ناشن جیاتن .دیدرگ ماجنا یتخسورکیم و یتخسورکام یاه دادعت شیازفا اب هک
لکیس یاه دنیارف ،ARB عیزوت تارذ دیبراک
هنیمز رد میناتیت ی
موینیمولآ و دش حلاصا میسیلیس تارذ
،هنیمز رد دوجوم کچوک
یورک و رت .دندش رت ،یفرط زا دش فذح تارذ زا یراع قطانم ه
و تیفیک تارذ نیب دنویپ دیبراک
دوبهب هنیمز زاف و میناتیت درک ادیپ
. ،نآ رب هولاع رد دوجوم لخلخت
راتخاس یهجوت لباق روط هب زین یگتخیر
شهاک .تفای یسررب هک داد ناشن یتخس هب طوبرم یاه هنومن یتخس
ود رد اه لکیس لوا
،دنیارف یریگمشچ شیازفا تشاد
دادعت رثا نآ زا سپ و
لکیس اه مینیمولآ یگتخیر تیزوپماک راتخاسزیر یلک روط هب .دش رتمک یتخس رب /356
دیبراک ندرک یط زا دعب میناتیت دنیارف لکیس4
درون
هظحلام لباق لکش هب یعمجت حلاصا یا
،دیدرگ ب ه اب هک یروط شیازفا ثع ورکام نازیم هب تیزوپماک نیا یتخس هنومن هب تبسن دصرد170
ی
.دش یگتخیر لکیس دادعت شیازفا اب هک داد ناشن یتخسورکیم جیاتن تیاهن رد
تیزوپماک تماخض لوط رد یتخس ناسون رادقم ،اه شهاک اه
.تفای
:ناگژاو دیلک یزلف هنیمز تیزوپماک ( یعمجت درون )ARB
راتخاسزیر یتخس
Effect of accumulative roll bonding process on microstructure and hardness of A356/TiC cast composite
Pejman Momeni, Roohollah Jamaati*
Department of Materials and Industrial Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
* P.O.B. 47148-71167, Babol, Iran, jamaati@nit.ac.ir
ARTICLE INFORMATION ABSTRACT
Original Research Paper Received 02 July 2017 Accepted 30 August 2017 Available Online 22 September 2017
In this study, the effect of accumulative roll bonding (ARB) process on microstructure and hardness of cast A356/titanium carbide composite produced by semi-solid processing is evaluated. ARB process up to 4 cycles on the composite containing 10 vol.% titanium carbide with an average particle size less than 10 μm was performed at ambient temperature. Microstructural examination by optical microscope and harness tests including macrohardness and microhardness was done The results showed that by increasing the number of process cycles, the distribution of the Si and TiC in the aluminum matrix was modified, the particles became finer and more spheroidal. On the other hand, particle free zones were removed and the quality of the bond between the particles and the matrix improved. In addition, the porosity in the casting structure significantly decreased. It was found that the hardness in the first two cycles greatly increased, and then the number of cycles had less effect on the hardness value. In general, the microstructure of the composite after 4 cycles of ARB process was considerably refined so that the increased hardness of the composite was 170% compared to the cast. The results showed that by increasing the number of ARB cycles, the amount of fluctuation in the thickness of the composite decreased.
Keywords:
Metal matrix composite Accumulative roll bonding (ARB) Microstructure
Hardness
-1 همدقم نزو کبس تلع هب رضاح لاح تعنص رد هک تسا یتازلف زا یکی موینیمولآ
هژیو هاگیاج زا یتعنص ظاحل زا مه و یداصتقا ظاحل زا مه ،ندوب هب تبسن یا
ماکحتسا و نییاپ لودم اما .تسا تیمها زئاح و هدوب رادروخرب تازلف ریاس هجاوم تیدودحم اب دربراکرپ و هتفرشیپ عیانص رد ار زلف نیا زا هدافتسا ،مک تسا هدرک [
]1
جو نیا اب . نآ زا هدافتسا ،زلف نیا یلااب تیمها هب هجوت اب و دو
ناکما زین رگید یتروص هب یروطب .تسا هدش ریذپ
یم موینیمولآ زا هک هب ناوت
تیزوپماک رد هنیمز زاف ناونع تیزوپماک نیا .درب هرهب یزلف هنیمز یاه
اه
دنتسه یبسانم لودم و لااب ماکحتسا یاراد ،مک نزو رب هولاع [
]2
.
تیزوپماک دیلوت رد هنیمز یاه
شور نایم زا یزلف ی ،یدیلوت فلتخم یاه
هتخیر هنیزه و لااب اتبسن تعرس ،یگداس تهج هب یشخرچ یرگ هب رتمک یاه
شور ریاس نایم زا رترب شور ناونع هتخیر .تسا هدش باختنا اه
یرگ
هخاش یتیزوپماک هتخیر زا یا
دماج تارذ نآ رد هک تسا یشخرچ یرگ
تیوقت زاف ناونع هب یکیمارس یم هفاضا باذم هنیمز زاف هب هدننک
اب و دنوش
یمرد شخرچ هب دماج همین تلاحرد نگمه راتخاس داجیا فده نیا .دنیآ
زا هفرص هب و دیفم لح هار کی یراتخاس بویع لقادح دیلوت تلع هب شور یم بوسحم یکیناکم و یداصتقا ظاحل هنیمز زاف ناونع هب یزلف باختنا .دوش
دیلوت دنیارف نیا رد لااب تیلایس اب
، یاهژایلآ .تسا تیمها زئاح رایسب
موینیمولآ - هتخیر لوط رد ییلااب تیلایس میسیلیس یم ناشن دوخ زا یرگ
دهد
لتخم عیانص رد مینیمولآ یاهژایلآ نیرتدربراکرپ زا یکی و یم ف
دشاب [ ,3 ]4
.
هخرچ هب زاین مک دیلوت یاه
مجح و لخلخت ،ینلاوط رمع اب تاعطق دیلوت ،رت
مک یدامجنا ضابقنا هتخیر شور هب یتعنص تلاوصحم دیلوت یایازم زا رت
یرگ
یم یتیزوپماک بوبحم زا ار نآ هک دشاب
اما .تسا هتخاس رادروخرب ییلااب تی
تیزوپماک راتخاس رد یئزج بویع دوجو نانچمه ندش دودحم هب رجنم اه
نآ دربراک یم اضفاوه نوچمه یدربراکرپ عیانص رد اه فرطرب یارب هک دوش
نآ ندرک یم اه شور زا ناوت تسج هرهب دیدش کیتسلاپ لکش رییغت یاه
[ ]3
.
هعومجم تقیقح رد دیدش کیتسلاپ لکشرییغت شور زا یا
هک تسا ییاه
نآ طسوت یم اه نآ داعبا رییغت نودب زلف هب یدایز اتبسن یکیناکم راک ناوت
دنیارف نیا رد .دومن لامعا هنومن
هناد اب هیلوا یاه هب تشرد اتبسن یدنب
راتخاس دش دنهاوخ لیدبت یرتمونان دح رد یتح هناد زیر یاه [
]7-5
رد نیا .
نآ رد مه یهجوت لباق یداعبا تارییغت هک تسا یلاح یمن دوجو هب اه
رد .دیآ
یم هجیتن لکش رییغت دنیارف .داد همادا مه لکیس نیدنچ ات ار دنیارف نیا ناوت
شور هب دیدش کیتسلاپ یم ماجنا ینوگانوگ یاه
تحت شچیپ لماش هک دوش
لااب راشف هداس یشرب نژورتسکا ،1
یشچیپ نژورتسکا ،2
،3
دنچ جروف
هلحرم
4یا یلاوتم راشف و نژورتسکا ، صلاخ یشرب نژورتسکا ،5
نژورتسکا ،6
هیواز عطقم مه لاناک رد
7راد یعمجت درون تیاهن رد و یم8
دشاب [ 6 - ]9
.
درون یعمجت یکی زا شور یاه رییغت لکش دیدش کیتسلاپ تسا
هک زا
نآ یم ناوت یارب دوبهب صاوخ تیزوپماک یاه هنیمز یزلف هرهب درب . نیا دنیارف
لماش لحارم ددعتم
،یراکشرب هدامآ نداد رارق مه یور ،یحطس یزاس و
درون
تسا هک رد ره لکیس نآ هب بیترت رارکت یم دنوش . ماجنا شور هبARB
لیلد
،یگداس مدع زاین هب رفسمتا
،ظفاحم مدع تیدودحم رد داوم
،یدورو دیلوت
تاعطق اب تماخض رایسب نییاپ و رد یامد
،طیحم مدع زاین هب بلاق یاه
لکش یهد نارگ و تمیق هدزاب ی یدیلوت لااب تبسن هب ریاس شور اه زا تیمها
یرتشیب رادروخرب تسا [ ,10
].11
شهوژپ نونکات هنیمز رد یددعتم یاه
تیزوپماک دیلوت ی اب یگتخیر یاه
ژایلآ زا هدافتسا مینیمولآ یاه
- تیوقت تارذ و میسیلیس هدننک
یکیمارس ی
ناراکمه و یدنوامد .تسا هدش ماجنا [
]12
لاس رد و راتخاسزیر 2015
یکیناکم صاوخ تیزوپماک
O3
A356/Al2
دنیارف طسوت هدش دیلوت
هتخیر دوجو هک دنتفایرد نارگشهوژپ نیا .دنداد رارق یسررب دروم ینزمه یرگ
تیوقت تارذ فارطا رد لخلخت ،یراشف ماکحتسا فیعضت بجوم هدننک
یم تیزوپماک یشیاس تمواقم و هبرض ماکحتسا ،یتخس و یرومع .دوش
ناراکمه [ ]13
لاس رد تیزوپماک 2016
A356/SiC
شور زا هدافتسا اب ار
هتخیر نآ جیاتن .دندرک دیلوت یبادرگ یرگ تارذ ندوزفا هک داد ناشن اه
تیوقت هدننک تیردند ندش زیر هب رجنم میسیلیس دیبراک ی و مینیمولآ یاه
زفا یم یکیناکم صاوخ شیا تارذ ریثأت هک دش صخشم نینچمه .دوش
1 High pressure torsion (HPT)
2 Simple shear extrusion (SSE)
3 Torsion extrusion (TE)
4 Multi-directional forging (MDF)
5 Cyclic extrusion compression (CEC)
6 Pure shear extrusion (PSE)
7 Equal Channel angular pressing (ECAP)
8 Accumulative roll bonding (ARB)
تیوقت هدننک یرتمونان ی هب تیزوپماک یراشف ماکحتسا و یتخس یور SiC
شیب بتارم هدمآ تسد هب جیاتن لاح ره هب .تسا هدوب یرتمورکیم تارذ زا رت
شهوژپ زا یمن هک تسا نآ زا یکاح فلتخم یاه زا هدافتسا اب اهنت ناوت
شور هتخیر فلتخم یاه یکیناکم صاوخ رثکادح اب یراتخاسزیر هب یرگ
.تفای تسد کیتسلاپ لکشرییغت یاهدنیارف لامعا ریثأت یور یمک رایسب تاعلاطم
تیزوپماک یور دیدش رد ناراکمه و ولناخریما .تسا هدش ماجنا یگتخیر یاه
لاس یور2011
یگتخیر تیزوپماک
Al-Si/SiCp
ماجنا ار یعمجت درون دنیارف
دنداد [ ]3
. یسررب نآ یاه اه ناشن داد هک تیزوپماک یاراد یگتخیر یبویع
یراتخاسزیر تسا یدایز
. یبویع نوچمه هشوخ یاه تارذ وSi
، SiC
قطانم
تیوقت تارذ زا یهت عیسو
،هدننک عیزوت تخاونکیریغ
،هنیمز رد تارذ دنویپ
فیعض نیب زاف تیوقت هدننک و
،هنیمز دوجو تارذ لکش ینزوس میسیلیس و
مجح یدایز زا لخلخت دنتشاد روضح یگتخیر تیزوپماک راتخاسزیر رد .
بویع رکذ هدش رد هنومن ی یگتخیر اب لامعا دنیارف درون یعمجت و شیازفا
لکیس دادعت اه
هب جیردت شهاک ادیپ درک و رد تیاهن رد لکیس مشش
تیزوپماک دروم رظن هب یراتخاس اب عیزوت تارذ تخاونکی تسد تفای .
نینچمه ریاس بویع یراتخاس دننام
،لخلخت دنویپ فیعض نیب تارذ و هنیمز
و قطانم یراع زا تارذ هب لکش لباق یهجوت حلاصا دندش .
یگتخیر تیزوپماک دیلوت شهوژپ نیا زا فده
A356/TiC
دنیارف لامعا و
هنومن یتخس و راتخاسزیر .تسا نآ یور یعمجت درون هدشراک و یگتخیر یاه
.تسا هتفرگ رارق یسررب دروم -2 قيقحت ماجنا شور و داوم مینیمولآ ژایلآ زا ور شیپ شهوژپ رد نیمز زاف ناونع هبA356
ه و تیزوپماک ی
یکیمارس تارذ زا هزادنا ابTiC
مک ی زا رت ورکیم10
تیوقت ناونع هب رتم هدننک
یلاع تیلایس .تسا هدش هدافتسا زا ییلااب دصرد دوجو لیلد هب A356
( میسیلیس هنیمز زاف ناونع هب ژایلآ نیا باختنا لیلد نیرتمهم )دصرد7.28
یس زا ییلااب دصرد دوجو یفرط زا .تسا یرادهگن طیارش ژایلآ نیا رد میسیل
هزاب یارب ار نآ ناسآ یگتخیر یامد و عیام زاف رد ینلاوط ًاتبسن ینامز ی
هتخیر شور زا تیزوپماک نیا دیلوت رد .تسا هدومن تلاح رد یتیزوپماک یرگ
لکش .دش هدافتسا دماج همین تیزوپماک دیلوت یهاگشیامزآ کیتامش 1
صرد هد اب مینیمولآ یگتخیر یمجح د
یم ناشن ارTiC
.دهد کی بوذ یارب
هعطق ی هروک زا یمرگولیک1.2
تیفرظ اب یتیفارگ ی ولیک 1.5
هدافتسا مرگ
یامد رد هروک .دش هجرد700
فده اب هقیقد ود ابیرقت تدم هب دارگیتناس ی
.دش هتشاد هگن تخاونکی ییامد عیزوت اب یگتخیر تیزوپماک دیلوت روظنم هب
لاحرد باذم هب میناتیت دیبراک تارذ قیرزت ،راتخاس یتخاونکی رثکادح تعرس اب شخرچ صولخ اب نوگرآ لماح زاگ طسوت ،هقیقد رب رود 500
مانید اب ،یتیفارگ نزمه طسوت باذم شخرچ دنیارف .تفرگ تروص رثکادح نایرج نیارف مامتا زا سپ .دش لرتنکDC
اب و موادم روط هب رظن دروم باذم ،د
تعرس هجرد4.2
یامد ات هقیقد رب دارگیتناس ی هلداعم ساسا رب( هجرد607
-
هروک ریز رد دوجوم یدلاوف بلاق هب سپس و هدش درس )لیش ی یتمواقم ی
.تفای لاقتنا هنومن داعبا اب یگتخیر زا سپ رظن دروم یاه ،100
و40
یلیم4
شرب رتم
و هدش هداد نیشام
درون تیفرظ شیازفا روظنم هب نینچمه .دندش یراک
هنومن تدم هب لینآ یترارح تایلمع ،اه یامد رد و تعاس 2
هجرد 540
ی
نآ یور دارگیتناس و هیلوا درون دنیارف ماجنا اب بیترت نیدب .تفرگ ماجنا اه
ادودح تماخض شهاک قرو ،دصرد 60
ییاهن داعبا اب ییاه ،250
و 40 1.5
یلیم هدامآ روظنم هب قرو ود .دمآ تسد هب رتم زا سپ یحطس یزاس
یبرچ میس رطق اب یدلاوف گنز دض سرب طسوت نوتسا مامح رد ییادز
0.26
یلیم تحت ات دندش تباث و هتفرگ رارق مه یور سپس .دندش یراکسرب رتم
درون کتلغ زا درون دنیارف ماجنا روظنم هب .دنریگ رارق درون دنیارف یارب ینت60
تماخض شهاک دافتسا لکیس ره رد دصرد50
هنومن لکیس ره زا سپ .دش ه
.تفرگ رارق یدعب لکیس تحت هرابود و هدش فصن یلوط تمسق زا رظن دروم ات دنیارف نیا هنومن یور لکیس4
لکش .دش لامعا تیزوپماک یاه یگنوگچ2
یم ناشن کیتامش تروص هب ار یعمجت درون دنیارف ماجنا .دهد
هنومن یور عمجت درون و هیلوا درون ،یگتخیر یاه لکیس رد( ی
ات لوا یاه
یارب .تفرگ ماجنا یرون پوکسورکیم طسوت یراتخاسزیر یسررب )مراهچ هدامآ هنومن یزاس هدابنس زا یفارگولاتم تهج اه
یاه ،320
،600
،800
،1000
،1200
،1500
و2000
هنومن نآ زا سپ .دش هدافتسا3000
انیمولآ لولحم اب اه
(
O3
Al2
ک لولحم طسوت و هدش شیلوپ ) یفارگولاتم حوطس یسررب .دندش چا رل
ییامنگرزب اب و یرون پوکسورکیم طسوت هدش یاه
و 100
تروص ربارب400
هب .تفرگ روظنم یسررب
،یتخس درادناتسا زا
ASTM E92-17
هاگتسد زا و یاه
یتخس دش هدافتسا اپوک تکرش یجنس .
یارب حطس و تماخض هنومن اه هب
بیترت زا شور یاه یتخسورکام و
یتخسورکیم زرکیو
هدافتسا دش . نومزآ یتخس
یور ره هنومن راب10
رارکت دش . رد یسررب هداد یاه
،یتخس سپ زا
فذح رادقم رثکادح و لقادح یارب ره
،هنومن رادقم نیگنایم اب هدافتسا زا
8
رادقم یقاب هدنام هبساحم دش .
-3 ثحب و جیاتن
اهراتخاسزیر هنومن هب طوبرم ی
ود رد یعمجت درون و هیلوا درون ،یگتخیر یاه
ییامنگرزب و100
لکش رد بیترت هب ربارب400
یاه و3
هدش هداد ناشن4
هنومن رد لخلخت زا یدایز مجح داجیا .تسا لکش یگتخیر ی
زا یشان 3
ددعتم لماوع زاگ نداتفا ماد هب .تسا ی
هتخیر نیح رد اه دورو ،یرگ
بابح هدیدپ ،باذم لخاد هب اوه یاه دوجوم بآ ریخبت ،یدامجنا ضابقنا ی
تیوقت تارذ حطس رد لماوع هلمج زا نژوردیه زاگ دیلوت نینچمه و هدننک
هنومن رد لخلخت داجیا رثؤم زا یراع قطانم نینچمه .دنتسه یگتخیر ی
ع رد و تارذ هشوخ لاح نی
تخاونکی ریغ عیزوت اب میناتیت دیبراک زکرمتم یاه
یم هدهاشم یگتخیر تیزوپماک راتخاسزیر رد هشوخ ندمآ دوجو هب .دنوش
یاه
نآ تارذ نیب سلاوردناو یورین دوجو زا یشان میناتیت دیبراک یژرنا ،اه
نآ مک یگدنوشرت نازیم و لااب یسودمه مینیمولآ ژایلآ باذم طسوت اه
م ی هشوخ دوجو .دشاب رد فعض و لخلخت دیلوت ثعاب دایز مجح اب ییاه
لصف یم هنیمز زاف اب هدننک تیوقت تارذ کرتشم هچره هک یروط هب ،دوش
هشوخ هزادنا اب ییاه زین دنویپ و هتفای شیازفا مه لخلخت دنوش دیلوت رتگرزب ی
فیعض یم رت هدهاشم .دوش ینلاوط و لکش ینزوس ،تشرد تارذ ی
میسیلیس
یم ناشن یگتخیر راتخاسزیر رد هتخیر هچرگا هک دهد
تلاح رد یشخرچ یرگ
اما ،دراد مینیمولآ افلآ زاف یتیردند راتخاس فذح رد یمهم شقن دماج همین و دنیارف نیا طسوت هنیمز زاف رد میسیلیس تارذ ناسکی عیزوت و ندرک زیر دنیارف ریاس ناکما یگتخیر یاه تسین ریذپ
[
18-14
] .
لکش زا هک هنوگ نامه یاه
و3
اب ،تسا صخشم4
و هیلوا درون لامعا
لکیس هشوخ قطانم ،یعمجت درون یاه هغیت و هیزجت میناتیت دیبراک یا
یاه
یم هتسکش میسیلیس لکش ینزوس هجیتن رد هنیمز زاف نلایس .دنوش
راشف ی
هتفای زکرمت تارذ نایم رد زلف ذوفن بجوم درون دنیارف زا یشان ی
و TiC
تارذ ندش هتسکش نینچمه یمSi
رد و دوش رود مه زا ار تارذ نیا همادا
یم یم هنیمز رد تارذ عیزوت ندش نگمه ثعاب بیترت نیا هب و دنک اب .دوش
لکش هب هجوت یاه
و3
بجوم یعمجت درون ًاصوصخم و هیلوا درون دنیارف ،4
یم تیزوپماک راتخاسزیر رد لخلخت فذح و شهاک لخلخت شهاک .ددرگ
یم تیزوپماک یبسن یلاگچ شیازفا بجوم هشوخ ندش هیزجت .دوش
رد اه
هجیتن زا شیب کیتسلاپ لکش رییغت لامعا ی درون دنیارف طسوت دصرد90
لخلخت نیا ندرک رپ رد یعمجت لکش .تسا راذگرثا اه
یاه و 3
ناشن 4
یم لکش ینزوس و تشرد تارذ هک دنهد هجیتن رد مه Si
دنیارف ی
ARB
بسانم عیزوت زا و رتزیر .دندش رادروخرب یرت
لکیس دادعت شیازفا اب همادا راتخاسزیر حلاصا ،یعمجت درون دنیارف یاه
یم بسانم رایسب عیزوت اب یتیزوپماک ،مراهچ لکیس زا سپ تیاهن رد و دبای
لکش یورک ابیرقت و زیر تارذ یم لصاح میناتیت دیبراک وSi
هک اجنآ زا .دوش
ینزوس تارذ روضح شر نینچمه و شنت زکرمت داجیا بجوم Si
کرت د
یم صاوخ شیازفا ثعاب کیتسلاپ لکش رییغت طسوت تارذ نیا حلاصا ،دوش
دش دهاوخ زین تیزوپماک یکیناکم [
20-15
].
لکش یم ناشن 4 لکیس دادعت شیازفا اب هک دهد درون دنیارف یاه
لصف تیفیک ،یعمجت یم دوبهب هنیمز/هرذ کرتشم
تارذ ندش ادج .دبای
هشوخ رد دوجوم رد یمهم رایسب شقن کیتسلاپ لکشرییغت نیح رد اه
رثا هچرگا .دراد میناتیت دیبراک و مینیمولآ نایم کرتشم لصف تیفیک شیازفا
Fig. 1 Schematic of the experimental set-up used in production of the cast composite [3]
لكش تامش1 ی ک دنیارف لوت ی د زوپماک ی ت ر ی گتخ ی [ ]3
Fig. 2 Schematic illustration of the ARB process
لكش دنیارف زا یشیامن2 درون
عمجت ی
هرفح فذح رد یعمجت درون لکیس نیلوا و هیلوا درون لخلختم یاه
شیب راتخاسزیر لکیس رارکت اما ،تسا رت
یاه یمARB لماک فذح هب دناوت
هرفح دماجنایب اه . ناراکمه و ولناخریما شهوژپ و لااب جیاتن هب هجوت اب [
]3 زا ، دنیارف یمARB زا یراع قطانم شهاک ،لخلخت لماک فذح روظنم هب ناوت
تیوقت تارذ میسیلیس تارذ بسانم عیزوت ،میسیلیس تارذ ندرک زیر ،هدننک
Fig. 3 Optical micrographs for the samples after (a) casting, (b) primary rolling, (c) second ARB cycle, and (d) fourth ARB cycle
لكش ر3 ی راتخاسز پوکسورکیم رون
ی یارب نومن ه زا سپ اه ( فلا هتخیر ) یرگ
،
( ب ) درون لوا ی
،ه ( ج ) س ی لک مود و ( د ) س ی لک مراهچ ارف ی دن درون عمجت ی Fig. 4 Optical micrographs for the samples after (a) primary
rolling, (b) first cycle, (c) second cycle, (d) third cycle, and (e) fourth cycle at higher magnification
لكش ر4 ی راتخاسز پوکسورکیم رون
ی یارب نومن ه زا سپ اه ( فلا هیلوا درون )
،
( ب لوا لکیس )
، ( ج ) س ی لک مود
، ( د ) س ی لک لکیس )ه( و موس مراهچ
ارف ی دن
درون عمجت ی رتلااب ییامنگرزب رد
نایم دنویپ دوبهب تیاهن رد و هنیمز رد میناتیت دیبراک و هدافتسا هنیمز و تارذ
درک [ ,14 ].15
لکش من ،5 هنومن یتخسورکام تارییغت رادو ( قرو حطس رد اه
RD-TD )
یم ناشن ار لکیس دادعت شیازفا اب ،لکش نیا هب هجوت اب .دهد
درون دنیارف یاه
یم شیازفا یتخس یعمجت لامعا زا سپ .دبای
دنیارف لکیس4 یتخس ،ARB
هنومن یتخس هب تبسن ییاهن لکش .تسا هدش ربارب هس یگتخیر ی
ناشن5
یم دهد هداد خر هیلوا درون ماجنا زا سپ یتخس شیازفا نازیم نیرتشیب هک
هنومن یتخس .تسا یگتخیر ی
35.7 HV بجوم هیلوا درون هک یلاح رد تسا
هب یتخس شیازفا 66.1 HV
دودح رد ریگمشچ یشیازفا هک تسا هدش 85%
یم ناشن ار .دهد
هب یتخس رادقم ندش رتشیب بجوم زین یعمجت درون دنیارف لوا لکیس 84.5 HV هک دیدرگ
یم ناشن ار شیازفا 28%
هجوت لباق شیازفا .دهد
هک راتخاسزیر حلاصا رب هولاع یعمجت درون لوا لکیس و هیلوا درون رد یتخس زین لحارم نیا رد دیدش یتخسراک عوقو زا یشان دش ثحب نآ دروم رد لابق یم ییاجبان یلاگچ دیدش شیازفا .دشاب دننام ییاجبان فلتخم عبانم زا هک اه
کنارف - مزیناکم و دیر هقلح نوچمه فلتخم یاه
یم تأشن ناورا یاه دنریگ
هنومن ود رد یتخس ریگمشچ شیازفا بجوم درون لوا لکیس و هیلوا درون ی
یم یعمجت ددرگ
[ 23-21 ] .
لکیس رد یتخس شیازفا بیش ،رتلااب یاه مراهچ لکیس رد و هدش مک
یم عابشا تلاح هب یتخس ییاجبان یلاگچ هک ارچ دسر
ییاهن لکیس ود رد اه
یم یتباث رادقم هب اب ینادنچ توافت زین لکیس ود نیا یاهراتخاسزیر و دسر
ییاجبان یلاگچ رادقم ندش تباث .درادن مه دیلوت نایم لداعت داجیا لیلد هب اه
لاپ لکش رییغت نیح ییاجبان نآ فذح و کیتس
هجیتن رد اه عوقو ی
مزیناکم یم )ددجمرولبت و یبایزاب( تشگزاب یاه و یبایزاب عوقو .دشاب
لکیس رد ددجمرولبت یم شیازفا امد نتفر لااب تلع هب ییاهن یاه
و دبای
ییاجبان یلاگچ ندش تباث هجیتن رد و لداعت نیا یرارقرب بجوم یم اه
.دوش
[ ,17 ,18 ,20 29-24 ].
لکش هب هجوت اب ،5
رادقم هنومن رد یتخس ناسون هتفر هتفر فلتخم یاه
یم ادیپ شهاک هنومن یارب ناسون رادقم .دنک
هب هیلوا درون و یگتخیر یاه
Fig. 5 Variation of Vickers hardness for different ARB cycles لكش غت5 یی تار تخس ی سپ زا س ی ک ل یاه فلتخم یعمجت درون دنیارف اب ربارب بیترت
و 31.8 28.5 HV یم
زا سپ رادقم نیا هک یلاح رد دشاب
هب بیترت هب یعمجت درون دنیارف مراهچ و موس لکیس و4.5
4.4 HV شهاک
یم ادیپ .دنک راتخاسزیر ندوب تخاونکی اب طابترا رد لاماک ناسون رادقم
تیزوپماک یم اه باختنا هب هتسباو یتخس یبایزرا هک نیا هب هجوت اب .دشاب
ناکم نگمه هدام لک راتخاسزیر هچ ره اذل تسا هنومن یور نومزآ ،دشاب رت
.تفای دهاوخ شهاک زین یتخس تاناسون لکش( یراتخاسزیر تادهاشم هب هجوت اب یاه
و 3 )4 تارذ عیزوت
هنومن رد میناتیت دیبراک و میسیلیس تخاونکیریغ هدش درون و یگتخیر یاه
یمن هنیمز لک هجیتن رد و هدوب رد تقیقح رد .دوش تارذ نیا زا رثاتم دناوت
یتخس رادقم یاراد هک دراد دوجو یعیسو تارذ زا یهت قطانم هنومن ود نیا هشوخ روضح تلع هب یفرط زا .تسا یمک یاه
یم هنومن ود نیا ردTiC ناوت
هشوخ نیا ترواجم رد یتخس هک تشاد راظتنا ود نیاربانب .دشاب دایز اه
یتخس اب هقطنم هنومن نیا رد توافتم ًلاماک یاه
یتخس ناسون و دراد دوجو اه
لکیس دادعت شیازفا اب .دوب دهاوخ ریگمشچ زین ،یعمجت درون دنیارف یاه
تخاونکی هنیمز رد تارذ عیزوت ت
تارذ زا یهت عیسو قطانم هجیتن رد و هدش ر
هشوخ و یم نیب زا ًلاماک تارذ یواح یاه یتخس ناسون رادقم نیاربانب .دنور
یم شهاک مه .دبای
( قرو تماخض رد یتخسورکیم تارییغت RD-ND
هنومن یارب ) یاه
لکش رد فلتخم ،یتخسورکام جیاتن اب هباشم .تسا هدش هداد ناشن 6
خسورکیم تارییغت یم ناشن مه یت
لکیس دادعت شیازفا اب هک دهد یاه
یم شیازفا یتخس نیگنایم ًلاوا ،دنیارف یم هتساک نآ تاناسون ًایناث و دبای
.دوش
هنومن لاصتا حوطس رد یزلف دیسکا دوجو دنیارف نیح رد اه
تخس وARB
لکیس رد هنومن زکرم یتخس شیازفا ثعاب ،یراکسرب زا یشان یحطس ندش یارف یدعب یم دن هنومن حوطس و کتلغ نیب کاکطصا یورین نینچمه .دنوش اه
نآ حطس رد یتخسراک داجیا تیاهن رد و یفاضا یشرب شنرک لامعا اب ،اه
یم شیازفا حوطس رد ار یتخس رادقم زکرم هب دعب لکیس رد حوطس نیا .دهد
یم دایز زکرم یتخس بیترت نیا هب و هدش لقتنم لماوع بیترت نیا هب .دوش
کذ هنومن تماخض رد یتخس ناسون بجوم هدش ر موس و مود ،لوا لکیس یاه
Fig. 6 Variation of Vickers hardness in thickness for different ARB cycles
لكش غت6 یی تار تخس تماخض رد ی سپ
زا س ی ک ل یاه فلتخم یعمجت درون دنیارف
Fig. 7 Optical micrographs of cross-section after (a,b) casting, (c,d) third cycle, (e,f) fourth cycle at two different magnification
لكش ر 7 ی راتخاسز پوکسورکیم رون
یضرع عطقم حطس زا ی نومن
ه زا سپ اه
( فلا هتخیر )ب( و ) یرگ
، موس لکیس )د( و )ج(
، )و( و )ه(
س ی لک مراهچ ارف ی دن
درون عمجت ی فلتخم ییامنگرزب ود رد یم
هیلا دادعت شیازفا اب .دنوش تخسراک حوطس عیزوت ،مراهچ لکیس رد اه
هدش
یم نگمه هنومن لخاد رد تیزوپماک تماخض لوط لک رد هجیتن رد و دوش
زا سپ هدشARB یم تسد هب یتخاونکی یتخس لکیس4
.دیآ
لکش هدنهد ناشن 7 هوحن ی
عیزوت ی یراتخاسزیر تارییغت و تارذ
هنومن ( تماخض دعب رد اه RD-ND
یم قرو ) هوحن و هزادنا .دشاب عیزوت ی
تیوقت تارذ عیزوت و شیازفا رد یلصا لماوع هلمج زا هنیمز زاف رد هدننک
تیزوپماک تماخض دعب رد یتخس بسانم لکش هب هجوت اب .دنتسه اه
7
یم هدهاشم لکیس دادعت شیازفا اب هک دوش
طوطخ دادعت یعمجت درون یاه
هطبار قبط لوط دادتما رد هدش دیلوت یدنویپ 2𝑛−1( ی
یم شیازفا ) نیا .دبای
کرتشم لصف نامه هک طوطخ هیلا یاه
زا لکیس ره زا سپ هدش دیلوت یا
هیلا نیب ذوفن دنیارف رد ،دنتسهARB هب و هدش تارفح و تارذ روبع عنام ،اه
و تارذ نیمه عمجت لیلد لکیس رد ،تارفح
میخض ییادتبا یاه هدید رت
یم رارق ددجم راشف تحت یدعب لکیس طسوت طوطخ زا کی ره .دنوش
یم تیوقت تارذ ندش زیر اب و دریگ لخلخت ندش مک و هدننک
تماخض زا ،اه
یم هتساک طوطخ نیا طوطخ تروص هب ییاهن لکیس رد هک ییاج ات .دوش
دهاشم دایز دادعت اب و کزان رایسب یم ه
یم رما نیمه .دنوش عیزوت بجوم دناوت
لکش( دوش تیزوپماک تماخض دعب رد یتخس تخاونکی .)6
-4 هجيتن یريگ
رد نیا قیقحت یتخس دوبهب نینچمه و راتخاسزیر حلاصا روظنم هب تیزوپماک
مینیمولآ یگتخیر /356
دیبراک میناتیت طیحم یامد رد یعمجت درون دنیارف زا
مهم .دیدرگ هدافتسا ترابع شهوژپ نیا زا هدمآ تسدب جیاتن نیرت
:زا دنا
- لکیس شیازفا میناتیت دیبراک و میسیلیس تارذ عیزوت ،یعمجت درون یاه
هظحلام لباق رادقم هب ماجنا زا سپ هکیروطب .دش تخاونکی یا
زا لکیس4
.دمآرد تخاونکی تروص هب راتخاسزیر رد تارذ عیزوت ،یعمجت درون دنیارف - شیازفا لکیس رد دوجوم میسیلیس تارذ ات دش ببس یعمجت درون یاه
یورک و رتزیر هنیمز زاف .دنوش رت
- زاف رد دوجوم لخلخت ،درون لحارم نیح رد راشف و شنرک شیازفا اب زین هدننک تیوقت تارذ و هنیمز زاف نیب دنویپ نینچمه و تفر نیب زا هنیمز
هظحلام لباق لکش هب .تفای دوبهب یا
- نا اب دنیارف زا مراهچ لکیس ماج حطس رد یتخسورکام نیگنایمARB
نازیم هب قرو هنومن هب تبسن دصرد170
.تفای شیازفا هیلوا یگتخیر ی
- لکیس دادعت شیازفا اب هک داد ناشن یتخسورکیم جیاتن یتخس نازیم ،اه
تیزوپماک تماخض رد نآ ناسون رادقم و تفای شیازفا قرو تماخض رد اه
ادیپ شهاک .درک
-5 عجارم
[1] S. Amirkhanlou, M. R. Rezaei, B. Niroumand, M. R. Toroghinejad, High- strength and highly-uniform composites produced by compocasting and cold rolling processes, Materials and Design, Vol. 32, No. 4, pp. 2085–2090, 2011.
[2] R. Jamaati, S. Amirkhanlou, M. R. Toroghinejad, B. Niroumand, CAR process: A technique for significant enhancement of as-cast MMC properties, Materials Characterization, Vol. 62, No. 12, pp. 1228–1234, 2011.
[3] S. Amirkhanlou, R. Jamaati, B. Niroumand, M. R. Toroghinejad, Using ARB process as a solution for dilemma of Si and SiCp distribution in cast Al–
Si/SiCp composites, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 211, No. 6, pp. 1159–1165, 2011.
[4] R. Jamaati, S. Amirkhanlou, M. R. Toroghinejad, B. Niroumand, Comparison of the microstructure and mechanical properties of as-cast A356/SiC MMC processed by ARB and CAR methods, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 21, No. 7, pp. 1249–1253, 2011.
[5] I. Sabirov, N. A. Enikeev, M. Y. Murashkin, R. Z. Valiev, Bulk Nanostructured Materials with Multifunctional Properties, First Edition, pp.
11–12, New York: Springer, 2015.
[6] R. Z. Valiev, Y. Estrin, Z. Horita, T. G. Langdon, M. J. Zehetbauer, Y. Zhu, Producing bulk ultrafine-grained materials by severe plastic deformation: ten years later, JOM, Vol. 68, No. 4, pp. 1216–1226, 2016.
[7] R. Z. Valiev, T. G. Langdon, Achieving exceptional grain refinement through severe plastic deformation: new approaches for improving the processing technology, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 42, No. 10, pp. 2942–2951, 2010.
[8] I. Sabirov, M. Y. Murashkin, R. Z. Valiev, Nanostructured aluminium alloys produced by severe plastic deformation: New horizons in development, Materials Science and Engineering: A, Vol. 560, No. 1, pp. 1–24, 2013.
[9] L. S. Toth, C. Gu, Ultrafine-grain metals by severe plastic deformation, Materials Characterization, Vol. 92, No. 1, pp. 1–14, 2014.
[10] N. Tsuji, Y. Saito, S. H. Lee, Y. Minamino, ARB (accumulative roll- bonding) and other new techniques to produce bulk ultrafine grained materials, Advanced Engineering Materials, Vol. 5, No. 5, pp. 338–344, 2003
[11] N. Kamikawa, N. Tsuji, Y. Minamino, Microstructure and texture through thickness of ultralow carbon IF steel sheet severely deformed by accumulative roll-bonding, Science and Technology of Advanced Materials, Vol. 5, No. 1–2, pp. 163–172, 2016
[12] E. Damavandi, S. Nourouzi, S.M. Rabiee, Effect of porosity on microstructure and mechanical properties of Al2O3(p)/Al-A356 MMC, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 3, pp. 243–250, 2015. (In Persian یسراف)
[13] K. Amouri, J. Amouri, S. Ahmadifard, M. Kazazi, Sh. Kazemi, Preparation and characterization of A356 composite reinforced with SiC nano- and microparticles by stir casting method, Modares Mechanical Engineering, Vol.
16, No. 10, pp. 335–342, 2016. (in Persian یسراف)
[14] R. Jamaati, S. Amirkhanlou, M. R. Toroghinejad, B. Niroumand, CAR process: A technique for significant enhancement of as-cast MMC properties, Materials Charecterization, Vol. 62, No. 12, pp. 1228–1334, 2011.
[15] S. Amirkhanlou, R. Jamaati, B. Niroumand, M. R. Toroghinejad, Using ARB process as a solution for dilemma of Si and SiCp distribution in cast Al–
Si/SiCp composites, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 211, No. 6, pp. 1159–1165, 2011.
[16] A. H. Yaghtin, E. Salahinejad, A. Khosravifard, Processing of nanostructured metallic matrix composites by a modified accumulative roll bonding method with structural and mechanical considerations, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, Vol. 19, No. 10, pp. 951–956, 2012.
[17] M. Karimi, M. R. Toroghinejad, An alternative method for manufacturing high-strength CP Ti–SiC composites by accumulative roll bonding process, Materials and Design, Vol. 59, No. 1, pp. 494–501, 2014.
[18] M. Shamanian, M. Mohammadnezhad, J. Szpunar, Production of High- Strength Al/Al2O3/WC Composite by Accumulative Roll Bonding, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 23, No. 9, pp. 3152–3158, 2014.
[19] S. Khoramkhorshid, M. Alizadeh, A. H. Taghvaei, S. Scudino, Microstructure and mechanical properties of Al-based metal matrix composites reinforced with Al84Gd6Ni7Co3 glassy particles produced by accumulative roll bonding, Materials and Design, Vol. 90, No. 1, pp. 137–
144, 2015.
[20] G. C. Yao, Q. S. Mei, C. L. Li, Y. Ma, F. Chen, M. Liu, Cu/C composites with a good combination of hardness and electrical conductivity fabricated from Cu and graphite by accumulative roll-bonding, Materials and Design, Vol. 110, No. 1, pp. 124–129, 2016.
[21] M. R. Kamali Ardakani, S. Khorsand, S. Amirkhanlou, M. Javad Nayyeri, Application of compocasting and cross accumulative roll bonding processes for manufacturing high-strength, highly uniform and ultra-fine structured Al/SiCp nanocomposite, Materials Science and Engineering: A, Vol. 592, No. 1, pp. 121–127, 2014.
[22] S. Amirkhanlou, M. R. Rezaei, B. Niroumand, M. R. Toroghinejad, Refinement of microstructure and improvement of mechanical properties of Al/Al2O3 cast composite by accumulative roll bonding process, Materials Science and Engineering: A, Vol. 528, No. 6, pp. 2548–2553, 2011.
[23] R. Jamaati, M. R. Toroghinejad, S. Amirkhanlou, H. Edris, Strengthening mechanisms in nanostructured interstitial free steel deformed to high strain, Materials Science and Engineering: A, Vol. 639, No. 1, pp. 656–662, 2015.
[24] N. E. Mahallawy, A. Fathy, W. Abdelaziem, M. Hassan, Microstructure evolution and mechanical properties of Al/Al-12%Si multilayer processed by accumulative roll bonding (ARB), Materials Science and Engineering A, Vol.
647, No. 1, pp. 127–135, 2015.
[25] M. Alizadeh, M. Samiei, Fabrication of nanostructured Al/Cu/Mn metallic multilayer composites by accumulative roll bonding process and investigation of their mechanical properties, Materials and Design, Vol. 56, No. 1, pp. 680–684, 2014.
[26] S. O. Gashti, A. Fattah-alhosseini, Y. Mazaheri, M. K. Keshavarz, Effects of grain size and dislocation density on strain hardening behavior of ultrafine grained AA1050 processed by accumulative roll bonding, Alloys and Compounds, Vol. 658, No. 1, pp. 854–861, 2015.
[27] M. Naseri, M. Reihanian, E. Borhani, Effect of strain path on microstructure, deformation texture and mechanical properties of nano/ultrafine grained AA1050 processed by accumulative roll bonding (ARB), Materials Science and Engineering A, Vol. 673, No. 1, pp. 288–298, 2016.
[28] R. Jamaati, M. R. Toroghinejad, H. Edris, M. R. Salmani, Comparison of microparticles and nanoparticles effects on the microstructure and mechanical properties of steel-based composite and nanocomposite fabricated via accumulative roll bonding process, Materials and Design, Vol.
56, No. 1, pp. 359–367, 2013.
[29] R. Jamaati, S. Amirkhanlou, M. R. Toroghinejad, B. Niroumand, Significant improvement of semi-solid microstructure and mechanical properties of A356 alloy by ARB process, Materials Science and Engineering A, Vol. 528, No. 6, pp. 2495–2501, 2010.
