پتانسیل بسیار سبک وزن کامپوزیت های فلزی روکش شده آلومینیوم / کامپوزیت های فلزی با روکش فلزی تولید شده توسط اتصال انباشت رول

تمرکز این مقاله طراحی کامپوزیت های فلزی چند لایه آلومینیومی / فولادی فوق ریزدانه برای مفاهیم مواد سبک است که برای بارگذاری چرخه‌ای استفاده می‌شوند. این کامپوزیت های فوق ریزدانه با فرآیند اتصال نورد تجمعی تولید می‌شوند. سه کامپوزیت مختلف آلومینیوم / فولاد مورد مطالعه قرار گرفته‌اند که در آن موقعیت لایه‌های فولادی متفاوت است تا تاثیر معماری لایه بررسی شود. خواص مکانیکی در آزمایش‌های خمش سه نقطه‌ای یکنواخت و چرخه‌ای اندازه‌گیری می‌شوند. تاثیر ریز ساختار مزو و به شدت توسط مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفته‌است. علاوه بر این ، تنش های داخلی در هنگام کرنش الاستیک توسط یک شبیه سازی عنصر محدود محاسبه می شود. در کامپوزیت ها، هم خواص مکانیکی یک طرفه و هم خواص مکانیکی چرخه‌ای به شدت افزایش می‌یابند و به وضوح همان طور که انتظار می‌رود با قانون خطی مخلوط‌ها از مواد تشکیل‌دهنده بالاتر هستند. این افزایش به ویژه برای خواص فرسودگی و در نتیجه افزایش حد فرسودگی خاص کامپوزیت ها بسیار زیاد است.

Abstract

The focus of this paper is the designing of ultrafine‐grained aluminum/steel laminated metal composites for innovative lightweight materials concepts used for cyclic loading. These ultrafine‐grained composites are produced by the accumulative roll bonding process. Three different aluminum/steel composites are studied, where the position of the steel layers is varied, to investigate the influence of the layer architecture. The mechanical properties are measured in monotonic and cyclic three‐point bending tests. The influence of the meso‐ and microstructure are intensively studied by scanning electron microscope observations. Furthermore, the internal stresses during elastic straining are calculated by a finite element simulation. In the composites, both monotonic and cyclic mechanical properties are strongly increased and are clearly higher as expected by a linear rule of mixtures of the constituent materials. This increase is particularly high for the fatigue properties r