بررسی خواص مکانیکی و مغناطیسی ماده‌ی مرکب لایه‌ای Cu/Ni/Fe3O4 تولید شده به‌روش اتصال نورد تجمّعی (ARB)

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• امیر حسین اسلامی ¹
• سید مجتبی زبرجد ²
• محمد محسن مشکساز ³

¹ دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد

² دانشگاه شیراز

³ دانشگاه آزاد واحد مرودشت

10.22067/ma.v25i2.38889

چکیده

روش تغییر شکل موم‌سان شدید Sever Plastic Deformation)) به‌عنوان یکی از روش های تولید مواد با اندازه دانه‌ی نانومتری مطرح می باشد. برای ایجاد یک ساختار با دانه های نسبتاً ریز، لازم است تا از طریق اعمال کرنش های موم‌سان زیاد، چگالی بالایی از نابجایی ها ایجاد شوند. فرایند نورد تجمّعی بهعنوان یکی از پرکاربردترین روش های اعمال تغییر شکل مومسان شدید و دستیابی به ساختارهای نانومتری بهویژه در ورق ها و در مقیاس صنعتی، مطرح می باشد. در پژوهش حاضر، از فرایند اتصال نورد تجمّعی برای تولید مادهی مرکب Cu/Ni/Fe3O4 لایه‌ای استفاده شده است. برای این منظور، از مس و نیکل خالص تجاری و نانو ذرات Fe3O4 استفاده شده است. تعداد پنج مرحله نورد تحت شرایط بدون استفاده از روانکار همراه با پیش گرمایش در دمای c 500 قبل از هر مرحلهی نورد، اعمال شد. نمونههای استاندارد از درون قطعات نورد شده تهیه شد و ریزساختار آنها با استفاده از میکروسکپ نوری و الکترونی و خواص مکانیکی آنها بهوسیله انجام آزمون های سختی و کشش، ارزیابی شد. افزون بر این، نقش همزمان ذرات تقویت کنندهی اکسید آهن و نورد بر رفتار مغناطیسی مادهی مرکب لایهای توسط دستگاه مغناطیس سنج Vibrating Sample Magnetometer)) بررسی شد.

کلیدواژه‌ها

• فرایند نورد تجمّعی
• خواص مکانیکی و مغناطیسی
• ساختار لایه‌ای

---

عنوان مقاله [English]

Investigation of Mechanical and Magnetic Properties of Cu/Ni/Fe3O4 Multi-Layer Composite Produced by Accumulative Roll Bonding (ARB)

نویسندگان [English]

• Amir Eslami ¹
• S. mojtaba Zebarjad ²
• mohamad mohsen Moshksar ³

¹

²

³

چکیده [English]

Techniques of severe plastic deformation have been successfully used for the production of novel metallic microstructures. Among different types of these techniques, accumulative roll bonding (ARB) has been extensively used to produce multi-layered composites. In the present study, a new manufacturing process for Cu/Ni- 1vol% Fe3O4 composites was developed by using Copper and Nickel sheets together with micron sized Fe3O4 particles as the starting materials. It was observed that as the number of ARB passes increased, the Nickel layers were necked and fractured. After five ARB passes, a multi-layer Cu/Ni-Fe3O4 composite including homogeneously distributed fragmented Nickel layers with the Fe3O4 particles in the Copper matrix was achieved. The structure as well as the mechanical properties of this composite were studied at different stages of ARB process. With an increase in the applied strain during ARB passes, the strength of composite samples increased, but the elongation decreased. In addition, the magnetic behavior by magnetic device detector (VSM) and tensile tests were performed in order to investigate the mechanical behavior of ARB products. Finally, the scanning electron microscope (SEM) was used to study the microstructure of layers in composites samples.

کلیدواژه‌ها [English]

• Accumulative roll bonding
• Magnetic and mechanical properties
• Layered structures

مراجع

1. S. C. Tjong, and H. Chen, “Nanocrystalline materials and coatings”, Materials Science and Engineering, Vol. 45, pp. 1-88, (2004).

2. B.A. Movchan, FD. Lemkey,” Mechanical properties of fine-crystalline two-phasematerials”, Materials Science and EngineeringA,Vol 224, 136–45, (1997).

3. Y. S. Kim, S. H. Kang, and D. H. Shin,” Effect of rolling direction on the microstructure and mechanical properties of accumulative roll bonding (ARB) processed commercially pure 1050 aluminum alloy”, Materials Science Forum, Vols. 503-504,pp.681-686, (2006).

4. M. Perez-Prado, T. Del Valle and O. A. Ruano,”Grain refinement of Mg-Al-Zn alloys via accumulative roll bonding”, Scripta Mterialia, Vol. 51, pp.1093-1097, (2004).

5. J. Mc. Keown, A. Misra, H. Kung, RG. Hoagland, M. Nastasi.” Microstructures and strength of Nano scale Cu–Ag multi-layers”, Scripta Mater, Vol 46, 593–598, (2002).

6. R. Grössinger, R. Sato, D. Holzer, M. Dahlgren,” Properties, Benefits, and Application of Nanocrystalline Structures in Magnetic”, Materials, Physical B, Vol 44, pp.248- 275, (2000).

7. Mc. Michael RD, RD. Shull, LJ. Swartzendruber, LH. Bennett, RE. Watson,” Magnetocaloric effect in superparamagnets”, J Magn Mate,Vol 111, pp.29-33. (1992)

8. Y. Estrin, RJ. Hellmig, SC. Baik, HS. Kim, HG. Brokmeier,”Microstructure and texture development in copper and aluminums under ECAP”, Ultrafine Grained Materials III.Vol32, pp.134-142,(2004).

9. H. Sekine and R Chen, “A combined microstructure strengthening analysis of SiCp/Al metal matrix composites”, Composites, Vol. 26, pp. 183-8, (1995).

10. C. Lu, K. Tieu and D. Wexler, “Significantenhancement of bond strength in theaccumulative roll”,Materials Science and Engineering A, Vol 324, pp.278–292, (2007).

11. M. Alizadeh, “Comparison of nanostructured Al/B4C composite produced by ARB and Al/B4C composite produced by RRB process”,Materials Science and Engineering A,Vol 528,pp.578–582, (2010).

12. X. Huang, N. Kamikawa, N. Hansen, “Strengthening mechanisms in nanostructured aluminum”, Mater Sci Eng. A, Vol 483, pp.102–4, (2008).

13. L. Ghalandari and M. M. Moshksar, "High Strength andHigh Conductive Cu/Ag Multilayer Produced by ARB",Journal of Alloys and Compounds, Vol 506, pp.257-268, (2010).