بررسی اثر تشکیل ترکیبات بین فلزی روی استحکام و مقاومت الکتریکی دو فلزی Al-Cu تولید شده به روش ریخته گری استاتیک ترکیبی
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین
سهیل توسلی
1
(دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، ایران)
مهرداد عباسی
2
(استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، ایران)
رامین تهوری
3
(عضو هیئت علمی، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، ایران)
الکلمات المفتاحية: ترکیبات بین فلزی, مقاومت الکتریکی, ریخته‌گری مرکب, دوفلزی Al/Cu, استحکام پیوند,
ملخص المقالة :
در این پژوهش دو فلزی مس/ آلومینیوم، از روش ریخته‌گری استاتیک ترکیبی تولید، اثرات دمای مذاب آلومینیوم و دمای پیشگرم مس بر روی نوع و ضخامت ترکیبات بین فلزی و همچنین میکروساختار فصل مشترک بین مس و آلومینیوم به وسیله میکروسکوپ نوری و الکترون میکروسکوپ (EPMA) با قابلیت میکرو آنالیز، بررسی شده است. نتایج بیانگر این است که فصل مشترک دو فلزی Al-Cu شامل ساختار یوتکتیک α-Al2Cu، ترکیب بین فلزی Al2Cu و یک لایه نازک شامل چندین زیر لایه از ترکیبات بین فلزی در مجاورت مس، شامل ترکیباتی مانند AlCu، Al3Cu4، Al2Cu3 و Al4Cu9 خواهد بود. افزایش دمای مذاب آلومینیوم و دمای پیشگرم مس، منجر به افزایش ضخامت ترکیبات بین فلزی در فصل مشترک و افزایش مقاومت الکتریکی ویژه گردید که دارای مقادیر بالاتری نسبت به مقاومت الکتریکی محاسبه شده از نظر تئوری بود. استحکام لایه کنی[1]پیوند نیز با افزایش ضخامت ترکیبات بین فلزی کاهش یافت که در مقایسه با استحکام لایه کنی پیوند نمونه تولید شده به روش جوش سرد نوردی مشاهده شد، هر دو نمودار از استحکام N/cm 120 به پایین با افزایش ضخامت فازهای بین فلزی رفتار مشابه یکدیگر نشان می دهند.
1-J.Xie, Ch.Wu, Liu, "A Novel Forming Process of Copper Cladding Aluminum Composite Materials with Core-Filling Continuous Casting”, Materials Science Forum, Vol. 539-543, pp 956-961, 2007.
2-R. Uscinowicz, “Impact of temperature on shear strength of single lap Al–Cu bimetallic joint ", Composites, Vol.44, PP.344-356, 2013.
3-A.Khosravifard, R.Ebrahimi, "Investigation of parameters affecting interface strength in Al/Cu clad bimetal rod extrusion process", Materials and Design, Vol. 31, pp.493–499, 2010.
4-G.R.Zare, M.Divandari, H.Arabi, “Investigation on interface of Al/Cu couples in compound casting”, Materials Science and Technology, Vol. 29, pp.190-196 , 2013.
5-H.Liu, F.J.Ke, H.Pan, Acta Physica Sinica, "Molecular Dynamics Simulation of the Diffusion Bonding and Tensile Behavior af a Cu-Al Interface", Vol.56(1), pp.407 [in Chinese] , 2007.
6-WA.Owczarski, DF.Paulonis, "Application of Diffusion Welding in the USA", Welding J. , Vol.62, pp.22 , 1981.
7-K.S.Lee, Y.N. Kwon, "Solid-state bonding between Al and Cu by vacuum hot pressing", Trans. Nonferrous Met. Soc. China, Vol. 23, pp.341−346, 2013.
8-E. Hug, N. Bellido, " Brittleness study of intermetallic (Cu, Al) layers in copper-clad aluminium thin wires", Materials Science and Engineering A, Vol.528, pp7103– 7106, 2011.
9-S.Lee, M.G.Lee, S.P. Lee, G.A. Lee, Y.B. Kim, J.S.Lee, D.S.Bae, "Effect of bonding interface on delamination behavior of drawn Cu/Al bar clad material", Trans. Nonferrous Met. Soc. China, Vol.22, pp.s645−s649, 2012.
10-M.Abbasi, A.Karimitaheri, M.T.Salehi. “Growth rate of intermetallic compounds in Al/Cu bimetal produced by cold roll welding process “, Journal of Alloys and Compounds, Vol.319, pp.233-241, 2001.
11-L.Y. Sheng, F. Yang, T.F. Xi, C. Lai, H.Q. Ye, "Influence of heat treatment on interface of Cu/Al bimetal composite fabricated by cold rolling”, Composites, Vol 42, Part B, pp.1468-1473, 2011.
12-Chen, Hwang, "Effect of Annealing on the Interfacial Structure of Aluminum-Copper Joints", Materials Transactions, Vol. 48, No. 7, pp.1938-1947, 2007.
13-B. Avitzur, "Handbook of Metal forming processes", Wiley, New York, 1983.
14-P.Kazanowski, M. E.Epler, W. Z.Misiolek, "Bimetal rod extrusion-process and product optimization", Journal of Materials Science and Engineering A, Vol.369, pp.170-180, 2004.
15-J.T.Luo, S.Zhao, C.H. Zhang, “Casting−cold extrusion of Al/Cu clad composite by copper tubes with different sketch sections”, J. Cent. South Univ., Vol.19, pp.882−886, 2012.
16-ح. بختیاری، م. خانزاده قره شیران، ع.ا اکبری موسوی، " تاثیر عملیات حرارتی بر ترکیبات بین فلزی فصل مشترک جوش انفجاری فولاد زنگ نزن 321 به آلومینیم 12"، مجله مواد نوین، جلد 5، شماره 4، تابستان 1394.
17-S.Bereski, Z.Stradomeski, “quality of bimetallic Al-Cu joint after explosive cladding”, Journal of achievement in materials, Vol.22, pp.73-76 , 2007.
18-ASM metals handbook. Alloy phase diagram, vol. 3. Ohio: ASM International -1992.
19-H.Xu , C.Liu , V.V.Silberschmidt , S.S. Pramana , T.J. White , Z. Chen , V.L. Acoff , "Behavior of aluminum oxide, intermetallics and voids in Cu–Al wire bonds",Acta Materialia, Vol. 59, pp.5661–5673, 2011.
20-M. Divandari, A.R. Vahid Golpayegani, " Study of Al/Cu rich phases formed in A356 alloy by inserting Cu wire in pattern in LFC process", Materials and Design, Vol.30, pp.3279–3285 , 2009.
21-A.R.Vahid Golpayegani, M.Divandari “An investigation on the production of casting composite via lost foam process”, J Iranian Foundrymen’s Soc , Vol.82, 26th Year, [Rikhtegary, in Persian with English abstract], 2006.
22-D.Moreno, J.Garrett, J.D.Embury “A technique for rapid characterization of intermetallics and interfaces”, Intermetallics, Vol.7, pp-1001-1009 , 1999.
23-H.Liang, Z. Xue, C. Wu, Q. Liu , Y. Wu, "Research on continuous core-filling casting forming process of copper-clad aluminum bimetal composite material", Acta Metall. Sin.Vol.23 No.3 pp206-214 June 2010.
24-S.Chen , F.Ke, M. Zhou, Y. Bai ," Atomistic investigation of the effects of temperature and surface roughness on diffusion bonding between Cu and Al", Acta Materialia, Vol.55, pp.3169–3175, 2007.
25-Y. Dua, Y.A. Changb, B. Huanga , “Diffusion coefficients of some solutes in fcc and liquid Al:critical evaluation and correlation “ , Materials Science and Engineering A. Vol.363, pp.140–151, 2003.
26-J.Rayen, M. Sherer, C. Bauser ,
“Investigation of Interfacial Reaction in Thin Couples of Aluminum and Copper”, J. Thin Solid Film, Vol. 65, pp. 381-391, 1980.
_||_
