بررسی بهینه‌سازی فراسنج‌های عملیات حرارتی به منظور تولید فوم‌های آلومینیمی با استفاده از فرآیند اتصال نوردی تجمعی (ARB)

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

احسان زنده‌باد ¹ , حبیب دانش‌منش ²

1 - استادیار گروه مهندسی مواد دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات فارس
2 - دانشیار مهندسی مواد پردیس دانشکده های مهندسی دانشگاه شیراز

تاریخ دریافت : 1394/10/09 تاریخ پذیرش : 1394/10/09 تاریخ انتشار : 1390/07/01

کلید واژه: عملیات حرارتی, اتصال نوردی تجمعی, فوم‌های آلومینیمی, TiH2,

چکیده مقاله :

ورق‌های فوم آلومینیمی تولید شده با استفاده از فرآیند اتصال نوردی تجمعی دارای پتانسیل بالایی به‌منظور ساخت سازه‌های ساندویچی حاوی هسته از جنس فوم فلزی می‌باشند. طراحی جامع و همه جانبه‌ی این سازه‌ها نیازمند بهینه‌سازی فراسنج‌های فوم‌سازی، بویژه عملیات حرارتی فوم‌سازی است که موضوع اصلی این پژوهش نیز می‌باشد. استفاده از کوره‌های پیش‌گرم شده به‌عنوان جایگزینی برای کوره‌های مادون قرمز (که قابلیت تولید نرخ گرمایش‌های بالا را دارند) می‌تواند سبب تولید ساده‌تر و ارزان‌تر فوم‌های آلومینیمی گردد. برای تولید پیش‌فرم‌های آزمون‌های عملیات حرارتی، ذرات فوم‌ساز هیدرید تیتانیم با استفاده از 7 سیکل متناوب جوش سرد نوردی و برش درون ساختار ورق آلومینیمی توزیع داده شد. سپس پیش‌فرم‌های تولید شده در یک کوره‌ی مقاومتی پیش‌گرم شده تحت عملیات حرارتی فوم‌سازی قرار گرفتند. فراسنج‌های بهینه‌ی عملیات حرارتی فوم‌سازی برای دست‌یابی به بهترین ترکیب درصد تخلخل و مورفولوژی حفره‌ها استخراج گردید. بهترین شرایط فوم‌سازی سبب ایجاد فوم آلومینیمی حاوی 2/37 درصد تخلخل گردید.  

منابع و مأخذ:

1- J.Banhart, Manufacture, Characterizationand application of cellular metals and metal

foams, Prog. Mater. Sci., 46(2001), p. 559.

2- M.F. Ashby, A.G. Evans, N.A. Fleck, L.J.

Metal foams: A design guide, OxfordButterworth-Heinemann, 2000.

3- J. Elliot, Metal foam and method formaking, US Patent 2983597, 1961.

4- W.S. Fiedler, Method for making metalfoam bodies, US Patent 3214265, 1965.

5- P.W. Hardy and W. Peisker, Method fora lightweight foamed metal, USPatent 3300296, 1967.

6- L.M. Niebylski, C.P. Jarema and T.E. Lee,Reinforced foamed metal, US Patent 3940262,

1976.

7- J. Banhart, J. Baumeister, A. Melzer and M.Weber, Composite material component,

especially an optionally foamable die castmetal matrix composite component, is

produced, German Patent 19813176, 1999.

8- J. Baumeister, Methods for manufacturing foamable metal bodies, US Patent 5151246,

1992.

9- J.F. Pashak, Cellularized light metal, USPatent 2935396, 1960.

10- B.C. Allen, M.W. Mote and A.M. Sabroff,Method of making foamed metal, US Patent

3087807, 1963.

11- J.R. Kreigh and J.K. Gibson, Metalaggregatedproduct, US Patent 3055763, 1962.

12- H.A. Kuchek, Method for making porousmetallic article, US Patent 3236706, 1966.

13- A.E. Simone and L.J. Gibson, Aluminumfoams produced by liquid-state processes, Acta

Mater. 46, p. 3109, 1998.

14- B. Sosnik, Process for Making Foam-likeMass of Metal, US Patent 2434775, 1948.

15- K. Kitazono, E. Sato and K. Kuribayashi,Novel manufacturing of closed-cell aluminum

foam by accumulative roll-bonding, Scr.Mater., 50, p. 495, 2004.

16- F. Baumgartner, I. Duarte and J. Banhart,Industrialisation of P/M Foaming Process,

Adv. Eng. Mater., 2, p. 168, 2000.

17- S. Asavavisithchai and A.R. Kennedy,Effect of powder oxide content on the

expansion and stability of PM-route Al foams,J. Colloid Interface Sci., 297, p. 715, 2006.

18- S. Esmaeelzadeh, A. Simchi and D.Lehmhus, Effect of ceramic particle addition

on the foaming behavior, cell structure andmechanical properties of P/M AlSi7 foam,

Mater. Sci. Eng., A424, p. 290, 2006.

19- S. Akiyam, H. Ueno, K. Imagawa, A.Kitahara, S. Nagata, K. Morimoto and et al,

Foamed metal and method of producing same,US Patent 4713277, 1987.

20- S.E. Speed, Foaming of metal by thecatalyzed and controlled decomposition of

zirconium hydride and titanium hydride, USPatent 3981720, 1976.

21- F. Han, Z. Zhu, J. Gao and W. Song, Effectof oxidation treatment and surface filming on

hydrogen degassing from TiH2, Metall. Trans.B, 29, p. 1315, 1998.

22- A.R. Kennedy, The effect of TiH2 heattreatment on gas release and foaming in Al–

TiH2 preforms, Scr. Mater., 47, p. 763, 2002.

23- A.R. Kennedy and V.H. Lopez, Thedecomposition behavior of as-received and

oxidized TiH2 foaming agent powder, Mater.Sci. Eng., A357, p. 258, 2003.

24- B. Matiasevic-Lux, J. Banhart, S. Fiechter,O. Gorke and N. Wanderka, Modification of

Titanium Hydride for Improved AluminumFoam Manufacture, Acta Mater., 54, p. 1887,

2006.

25- Y. Saito, N. Tsuji, H. Utsunomiya, T.Sakai and R.G. Hong, Ultra-Fine Grained Bulk

Aluminum Produced by Accumulative RollBonding(ARB) Process, Scr. Mater.,

39(1998), p. 1221.

26- Y. Saito, H, Utsunomiya, N. Tsuji and TSakai, Novel Ultra-High Straining Process for

Bulk Materials, Development of theAccumulative Roll-Bonding (ARB) Process,

Acta mater., 47(1999), p. 579.

27- M. Alizadeh and M.H. Paydar, Fabricationof Al/SiCP composite strips by repeated rollbonding

(RRB) process, J. Alloys Compd.,(2009), p. 811.

28- C. Lu, K. Tieu and D. Wexler, Significantof bond strength in theaccumulative roll bonding process using nanosized

SiO2 particles, J. Mater. Process.Technol., 209(2009), p. 4830.

29- K. Kitazono, Y. Kikuchi, E. Sato and K.Kuribayashi, Anisotropic Compressive

Behaviour of Al-Mg Alloy FoamsManufactured through Accumulative RollBonding

Process, Mater. Lett., 61(2007), p.1771.

30- M. Alizadeh and M.H. Paydar, Study on the effect of presence of TiH2 particles on the

roll bonding behavior of aluminum alloy strips,Mater. Des., 30(2009), p. 82.

31- M. Eizadjou, H. Danesh Manesh and K.Janghorban, Investigation of roll bonding

between aluminum alloy strips, Mater. Des.,29(2008), p. 909.

32- P.K. Wright, D.A. Snow and C.K. Tay,Interfacial Conditions and Bond Strength in

Cold Pressure Welding by Rolling, Met.Technol., 5(1978), p. 24.

33- L.R. Vaidyanath, M.G. Nicholas andD.R. Milner, Pressure Welding by Rolling,

Br. Weld. J., 6(1959), p.13.

34- I. Duarte and J. Banhart, A Study ofAluminum Foam Formation- Kinetics and

Microstructure, Acta Mater., 48(2000), p.2349.

35- V. Gergely and T.W. Clyne, Drainage inStanding Liquid Metal Foams: Modelling and

Experimental Observations, Acta Mater.,52(2004), p. 3047.