عنوان پایان‌نامه
آلمینیوم با استفاده از فرایند اصطکاکی همزننده
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 893;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48950
- تاریخ دفاع
- ۲۷ تیر ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمد منسومی
- استاد راهنما
- سیدفرشید کاشانی بزرگ
- چکیده
- لایه های کامپوزیت سطحی Al/TiN و کامپوزیت هیبریدی سطحی Al/TiN/C با به کارگیری فرآیند هم زن اصطکاکی بر زیر لایه آلومینیمی که پودر TiN و یا مخلوط پودری TiN و گرافیت در داخل شکاف از پیش ایجاد شده بر سطح آن جای داده شده بود، تشکیل گردید. متغیرهای فرآیند چون سرعت گردشی ابزار، سرعت پیشروی زیر لایه و تعدد پاسها تنظیم گردید تا لایه سطحی کامپوزیتی با توزیع یکنواخت از نانو ذرات TiN ایجاد گردد. ملاحظات میکروسکپی الکترونی روبشی نشان داد که با تنظیم سرعت پیشروی و چرخشی و افزایش تعداد پاسها با توجه به جدایش بیشتر پودرهای مجتمع شده و توزیع بهتر ذرات پودرTiN ، میزان سختی )ویکرز( و مقاومت به سایش لایه های سطحی )با ارزیابی آزمایش پین-روی-دیسک( افزایش می یابد. همچنین مشاهدات میکروسکپی نوری دال بر ریز شدن دانه های زمینه نیز بوده است. این روند در خصوص لایه های ایجاد شده بدون حضور پودر TiN کاملا یکسان نبوده و بین پاس سوم وچهارم تغییرات چندانی مشاهده نگردید. اما بهر حال با افزودن پودر TiN ، میزان سختی تا حدود سه برابر نسبت به لایه های بدون پودر افزایش نشان داد. بررسی خواص سایشی لایه های کامپوزیت سطحی ایجاد شده حاکی از کاهش وزن کمتر و مقاومت به سایش بهتر آنها نسبت به زیر لایه اولیه و لایه های سطحی ایجاد شده بدون افزودن پودر داشت. همچنین ارزیابی خواص سایشی لایه های کامپوزیتی هیبریدی سطحی حاکی از کاهش میزان ضریب اصطکاکی لایه ها داشت که این مورد مرتبط با خاصیت روانکاری گرافیت بوده که باعث ایجاد یک لایه روانکار شده و درگیری مستقیم فلز – فلز را محدود نموده، آسیب های سطحی را حین سایش تقلیل داده و به همراه حضور نانو ذرات سخت TiN مجموعا برترین مقاومت به سایش را نشان داد. بررسی لایه های هیبریدی ایجاد شده مشخص نمود که مخلوط با 80 درصد حجمی گرافیت مقاومت به سایشی برتری را ارائه می نماید. واژه های کلیدی : فرایند اصطکاکی هم زننده ، TiN،سختی ، سایش ،گرافیت.
- Abstract
- Al/ Tin surface nano -composite and Al/Tin/Graphite surface hybrid composite layers were produced on a 6061 Al substrate using friction stir processing (FSP) technique; Tin and graphite powder were pre-placed into a pre-made surface groove . The variation of process parameters such as tool rotational and substrate advancing speed and number of FSP passes were adjusted to achieve quit uniform dispersion of nano-particles in the Al matrix of the fabricated surface layer. Scanning Electron microscopy studies revealed that by adjusting tool rotation and substrate advancing speeds and increasing of the number of FSP passes, disintegration of Tin clusters occurs that enablea better dispersion of Tin reinforcements; this increases micro hardness value (Vickers) and wear resistance (evaluated by pin- on disc testing) of the fabricated composite layers. In addition, optical microscopy studies showed fine grains of the several microns in the matrix of the fabricated surface layers. Such trend was found in the case of fabricated surface layers without Tin addition. However, the trend was not followed after the third and fourth FSP passes, i.e, no significant difference in the micro hardness values and wear properties was found . On the other hand, the fabricated Al/Tin nano-composite surface layer exhibited superior micro hardness value of around three times of that of the as-received Al substrate. Evaluation of tribological properties of the fabricated composite surface layers showed relatively lower weight losses and friction coefficient compared to those of the as-received and FSP ed (without Tin powder) substrates. Wear assessment of Al/Tin/graphite hybrid composite layers showed a decrease in friction coefficient values. This was minimized. In addition, Tin nano-particles reinforced the surface layers and increased resistance to wear. Hybrid composite layer with a mixture of 80 vol.% of graphite and 20vol.% of nano-sized Tin exhibition superior to wear. Key words: Friction Stir Processing, Tin, Hardness, Wear, Graphite
