عنوان پایان‌نامه
تهیه ومشخصه یابی کامپوزیت درجایAL-AL۳NI از روش متالورژی پودر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1254;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72972;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1254;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72972
- تاریخ دفاع
- ۳۰ آبان ۱۳۹۴
- دانشجو
- فاطمه عابدینی
- استاد راهنما
- فرشاد اخلاقی
- چکیده
- کامپوزیت های Al-Al3Ni به دلیل استحکام بالا، مقاومت به خستگی وخزش مناسب، انعطاف پذیری خوب، چقرمگی مناسب، مقاومت به خوردگی و سختی بالا در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته اند. روش های مختلفی برای تولید این کامپوزیتها وجود دارد. در تحقیق حاضر برای اولین بار از روش متالورژی پودر برای تولید کامپوزیت Al-Al3Ni به صورت درجا استفاده شده است. به این منظور پودر آلومینیم خالص تجاری (125-63 میکرومتر) و پودر نیکل خالص با اندازه مشابه به عنوان مواد اولیه انتخاب شدند. پودر Al و Ni به ترتیب در محلولهای NaOH و استون به منظور زدودن آلودگی های سطحی غوطه ور شدند. ابتدا جهت یافتن دما و زمان بهینه سینترینگ، آزمایش های مقدماتی بر روی مخلوط پودری پرس نشده wt.%Ni 15- Al انجام گرفت. در سری اول آزمایشات مخلوط پودری Al+Ni در یک قالب فولادی تحت فشار MPa 750 پرس سرد شد و در دماها و زمان های متفاوت سینتر شد. در سری دوم آزمایشات، به منظور افزایش مساحت سطح پودر نیکل و هم چنین بهبود واکنش پذیری آنها، این پودرها تحت عملیات آسیاکاری به مدت 6 ساعت قرار گرفتند. سپس مخلوط های پودری Al وNi حاوی 5 تا 30 درصد وزنی نیکل آسیاکاری شده پرس سرد شده ودر شرایط بهینه سینتر شدند. یک نمونه از پودرAl بدون اضافه کردن پودر Ni در شرایط یکسان با کامپوزیت Al/Ni به عنوان نمونه شاهد تهیه شد. با توجه به نتایج XRD، تصاویر SEM و نتایج میکروسختی سنجی ویکرز و سختی سنجی برینل مشخص شد که دما و زمان بهینه سینترینگ به ترتیب ?C665 و 15 دقیقه است. یوتکتیک Al-Al3Ni از واکنش بین Al و Niدر هنگام سینترینگ تشکیل می شود. این یوتکتیک توزیع همگنی در زمینه آلومینیمی دارد. نتایج تخلخل سنجی نشان داد که با افزایش درصد Al3Ni در زمینه تخلخل نمونه ها افزایش یافته است. سختی برینل نمونه های کامپوزیتی نسبت به نمونه شاهد بیشتر بود. به طوری که نمونه تهیه شده با 20 درصد نیکل آسیاکاری شده بیشترین مقدار سختی که تقریبا سه برابر سختی نمونه شاهد بود را نشان داد. البته افزایش درصد نیکل آسیاکاری شده به 25 و30 درصد وزنی کاهش سختی را در نتایج نشان داد. به منظور مقایسه نمونه های Al/Ni با درصد متفاوت Ni از طریق ریخته گری تهیه شد. براساس سختی سنجی برینل مشخص شد که سختی نمونه های پودری حاوی تا 20% نیکل آسیاکاری شده بالاتر از سختی نمونه های متناظر ریختگی بود. اگرچه در ادامه با افزایش درصد نیکل به 25 و 30 درصد برای نمونه های ریخته گری سختی افزایش یافت و نمودار سختی آنها بالاتر از نمونه های متالورژی پودر قرار گرفت.نتایج آزمون سایش پین روی دیسک در مورد کامپوزیت های Al/A ¬3Ni تهیه شده در این تحقیق به روش متالورژی پودر نشان دهنده بهبود مقاومت به سایش و کاهش ضریب اصطکاک این نمونه ها نسبت به نمونه شاهد است. کلمات کلیدی: کامپوزیت های درجای Al-Al3Ni ، متالورژی پودر، ریزساختار، تخلخل، سختی، میکروسختی، آزمون سایش
- Abstract
- Al-Al3Ni composites due to their high strength, creep resistance, fatigue resistance, good ductility, adequate toughness, high corrosion resistance and hardness, have gained considerable attention in recent years. There are various methods for production of these composites. In the present investigation, for the first time, powder metallurgy (PM) method was used to in-situ produce Al-Al3Ni composites. Commercially pure aluminum powders (63-125 ?m) and the same sized pure nickel powders were used as starting materials. The Al and Ni powders were initially soaked in NaOH and acetone respectively to remove their surface impurities. In order to find roughly the required sintering temperature and time, initial experiments were performed on Al-15%wt%Ni loose powder mixtures. In the first series of experiments, the Al+Ni powder mixtures were cold pressed in a rigid steel die at 750 MPa and sintered at various temperatures for different times. In the second series of experiments, in order to increase the surface area of Ni powders and to improve their activity, these powders were subjected to high energy ball milling for 6 h. Then Al/Ni powder mixtures containing 5-30% wt.% of milled Ni powders were cold-pressed and sintered at optimized conditions. A sample of Al powders without Ni addition was also prepared using identical procedures as for Al/Ni composites to serve as the reference sample. The results of XRD and SEM studies as well as micro hardness and Brinell hardness measurements performed on the sintered compacts revealed that the optimum values of temperature and time of sintering were 665?C and 15 min, respectively. The Al-Al3Ni eutectic was produced from reaction between Al and Ni during sintering. This eutectic was uniformly distributed throughout the Al matrix. Porosity measurements showed that the porosity level of the samples increased with increasing percentage of Al3Ni phase in the matrix. Brinell hardness values of all the composite samples were higher than that of the reference sample. In addition, the sample prepared by 20wt.% of ball-milled Ni powders exhibited the maximum hardness value being almost three times of the hardness of the reference sample. However, the increased content of milled Ni to 25 or 30% wt. resulted in decreased hardness values. Al/Ni samples with different Ni contents were also prepared by a casting route for comparison. It was found that the Brinell hardness values of composites made by using up to 20wt.% of milled Ni powders were higher than those of their cast counterparts. However, the continued increase of hardness with increased Ni content to 25 and 30wt.% for the cast samples resulted in their higher hardness values as compared with their PM counterparts. The result of the pin-on-disk wear tests conducted on the Al/Al3Ni composites produced in this study via PM method revealed improved wear resistance and decreased friction coefficient as compared to the reference sample.
