عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر درصد جمعی بر روی رفتار سایش و خوردگی کامپوزیت در جای
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-ریخته‌گری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 883;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48549
- تاریخ دفاع
- ۱۰ اسفند ۱۳۸۹
- دانشجو
- جمشید غیاثی نژاد
- استاد راهنما
- مسعود امامی, چنگیز دهقانیان
- چکیده
- چکیده در میان خانواده کامپوزیت¬های زمینه فلزی، کامپوزیت¬های زمینه آلومینیمی اخیرا توجه بسیار زیادی را معطوف به خود ساخته¬اند. این کامپوزیت¬ها به دلیل دارا بودن خواص سایشی مناسب کاربردهای فراوانی در صنایع مختلفی نظیر صنایع هوافضا و خودرو سازی دارند. بررسی رفتار سایشی این کامپوزیت¬ها متاثر از پارامترهای مختلف فرآوری نظیر نیروی اعمالی، سرعت لغزش، سختی سطح، اندازه ذرات تقویت کننده از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است. کامپوزیت¬های درجای Al-Mg2Si کاندیدای مناسبی برای استفاده در کاربردهای فوق¬الذکر بوده زیراکه ویژگی¬های مکانیکی و فیزیکی ترکیب بین¬فلزی Mg2Si قابلیت¬های زیادی را به ماده کامپوزیتی می¬دهند. از جمله ویژگی¬های این ترکیب بین¬فلزی، دمای ذوب بالا، چگالی کم، سختی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین آن است. در تحقیق حاضر سعی شده است تا با توجه به موارد اشاره شده، رفتار سایشی و خوردگی این کامپوزیت¬ها مورد ارزیابی قرار گیرد. از این رو سه دسته شمش از این کامپوزیت¬ با درصدهای حجمی 15، 20 و 25 از ترکیب بین¬فلزی Mg2Si ریخته¬گری شدند. سپس این شمش¬ها مجددا ذوب شده و در قالب تهیه نمونه کشش ریخته¬گری شدند. منطقه سنجه نمونه¬های کشش برای تولید پین¬های سایشی از طریق ماشینکاری مورد استفاده قرار گرفتند. برای ارزیابی رفتار سایشی کامپوزیت¬های مذکور از دستگاه سایش پین روی دیسک بهره گرفته شد که شرایط بررسی رفتار سایش لغزش تحت محیط¬¬های خورنده را نیز فرآهم می¬کرد. پین¬های سایش تحت نیروهای N 50-20 و در سرعت¬های مختلف rpm 800 (m/s 6/1)، rpm 600 (m/s 2/1) و rpm 400 (m/s 8/0) برای فاصله لغزشی m 3000 آزمایش شده و کاهش وزن آن¬ها به ازای طی شدن هر m 250 ثبت گردید. سطوح سایشی و نیز مناطق ایجاد شده در زیر سطح سایش پین¬ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شدند. نتایج بررسی¬های سطوح سایشی نشان داد که مقاومت به سایشی در اکثر نمونه¬ها با استفاده از تشکیل و تخریب لایه تریبولوژیک کنترل می¬شود که تحت نیروهای پایین تشکیل شده و با رسیدن به نیروهای بالاتر (N 50) از بین رفته و تغییرشکل پلاستیک کنترل کننده رفتار سایشی بوده که در نتیجه آن مقاومت به سایش به مقدار زیادی افت پیدا می¬کند. به لحاظ حضور عنصر Mg در ترکیب بین فلزی Mg2Si و میزان فعالیت شیمیایی این عنصر بررسی رفتار خوردگی این کامپوزیت نیز به نوبه خود مهم می¬باشد. به منظور بررسی رفتار خوردگی این کامپوزیت¬ها، آزمایش پلاریزاسیون مورد استفاده قرار گرفت. برای مقایسه نمودار‌ها و پیدا کردن پتانسیل و جریان خوردگی از روش تافل بهره گرفته شد. نتایج حاصل از آزمایش¬های خوردگی حاکی از رفتار نجیب¬تر کامپوزیت حاوی 15% از ترکیب بین¬فلزی Mg2Si در مقایسه با سایر کامپوزیت¬ها است.
- Abstract
- Abstract Al matrix composites, among the family of Metal Matrix Composites (MMCs), have been recently achieved an enormous attention. Due to their proper wear properties, these composites have found lots of applications in aerospace and automotive industries. Investigating the wear properties of such materials is affected by different parameters such as applied load, sliding speed, surface hardness, size of reinforcement. Al-Mg2Si in-situ composites are a great candidate for the above mentioned applications due to brilliant mechanical and physical properties of Mg2Si intermetallic compound among which high melting temperature, low density, high hardness and low coefficient of thermal expansion is mentionable. Current study investigates the wear and corrosion performance of Al-Mg2Si cast in-situ composites. To do so, 3 batches of this MMC with different volume fractions of reinforcement phase 15, 20 and 25 wt.% have been prepared respectively via casting technique. Then, prepared ingots were re-melted and re-cast in the form of tensile test samples. Gauge of these sampgles were machined to produce wear pins. Wear tests have been conducted under an applied load between 20-50 N and sliding speed of 1.6 m/s, 1.2 m/s and 0.8 m/s respectively. The total sliding distance was selected to 3000 meters. Samples weights were measured after each sliding distance of 250 m. SEM and XRD analysis were used to investigate the worn surfaces. Results revealed a total mechanism of formation and destruction of tribolayer governing the overall wear process in these composites. Results of corrosion tests showed that the due to the presence of Mg in the Mg2Si intermetallic compound and its chemical reactivity, this element can lower the corrosion performance of such materials upon increase in the Mg2Si content. Finally, based on corrosive-wear tests, a volume fraction of 20% have found to be optimum for the as-cast composite yielding a suitable wear and corrosion behavior. Keywords: Al-Mg2Si In-situ composites, Mg2Si volume fraction, Wear and Corrosion Behavior
