بررسی اثر دمای نورد و ضخامت آلومینیوم بر رفتار کششی کامپوزیت های لایه ای آلومینیوم ۱۰۵۰ /فولاد ۳۰۴/آلومینیوم ۱۰۵۰: مقایسه داده های عملی و قانون مخلوطها

تولید کامپوزیت های لایه ای با استفاده از فرایند نورد، از معدود روشهایی است که امکان دستیابی به بهینه میزان خواص مکانیکی آلیاژهای تشکیل دهنده لایه ها را به صورت اقتصادی فراهم می سازد. به عنوان مثال، به منظور تولید سازه هایی با استحکام ویژه مناسب و نرخ تولید بالا، تولید ساختارهای لایه ای متشکل از آلومینیوم و فولاد با استفاده از فرایند نورد پیشنهاد می شود. خواص مکانیکی ساختارهای لایه ای فوق تابع پارامترهای بسیاری از جمله ، ترکیب شیمیایی آلیاژهای آلومینیوم و فولاد، ضخامت و تعداد لایه ها ، مقدار کرنش نورد، دما و سرعت نورد می باشد. در این پژوهش ، به بررسی اثر دما و ضخامت ورق آلومینیوم بر رفتار کششی کامپوزیت های سه لایه آلومینیوم ۱۰۵۰/ فولاد ۳۰۴/ آلومینیوم ۱۰۵۰ پرداخته شده است . بدین منظور دو سری نمونه متشکل از دو لایه آلومینیوم (یک مرتبه با ضخامت ۳ میلیمتر و یک مرتبه با ضخامت ۲ میلیمتر) و یک لایه ورق فولادی (با ضخامت ۱ میلیمتر) تحت نورد گرم (دمای ۳۰۰ درجه سانتیگراد) با کاهش سطح مقطع ۵۵ درصد قررا گرفته است . همچنین دوسری نمونه متشکل از دو لایه آلومینیوم (یک مرتبه با ضخامت ۱ میلیمتر و یک مرتبه با ضخامت ۲ میلیمتر) و یک لایه ورق فولادی (با ضخامت ۱ میلیمتر) با کاهش سطح مقطع ۵۵ درصد تحت نورد سرد قرار گرفته است . نتایج آزمون کشش حاکی از آن است که مستقل از دمای نورد، با کاهش ضخامت آلومینیوم، استحکام بیشینه افزایش یافته و مقدار افزایش نیز بیش از مقداری است که از قانون مخلوطها پیش بینی می شود. دلیل این امر ناشی از اتصال مناسب بین لایه های آلومینیوم و فولاد است . همچنین نمونه نورد شده در دمای اتاق ۱۰ درصد استحکام بیشینه بالاتری نسبت به نمونه نورد شده در دمای ۳۰۰ درجه سانتیگراد دارد. همچنین انرژی جذب شده تا شکست ، در نمونه تحت نورد گرم، ۳۸ درصد بیشتر از نمونه تحت نورد سرد است . این تفاوت در رفتار مکانیکی ماده ناشی از اثر کار سرد روی ساختار کامپوزیتی است . انرژی جذب شده قبل از شروع ترک در نمونه های با آلومینیوم ضخیم تر، کمتر از انرژی جذب شده در آنها حین رشد ترک بوده و رفتار فوق با قانون مخلوطها مطابقت دارد.