عنوان پایان‌نامه

ایجاد لایه های کامپوزیتی حاوی ذرات WC روی آلیاژ منیزیم به روش همزن اصحکاکی



    دانشجو در تاریخ ۱۶ شهریور ۱۳۹۳ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "ایجاد لایه های کامپوزیتی حاوی ذرات WC روی آلیاژ منیزیم به روش همزن اصحکاکی" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی مواد-شناسائی‌-انتخاب‌ وروش ساخت موادمهندسی
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1221;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70716
    تاریخ دفاع
    ۱۶ شهریور ۱۳۹۳
    دانشجو
    فرشاد نیک کار
    استاد راهنما
    محمود حیدرزاده سهی, حمیدرضا قاسمی منفردراد
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    فرآیند همزن اصطکاکی فرآیند حالت جامدی است که برای اصلاح ریز ساختار لایه های سطحی از آن استفاده می شود. با توجه به متغیرهای فرآیند (سرعت دورانی،سرعت پیشروی و...) دمای قطعه تا حدود 6/0 الی 9/0 دمای ذوب آلیاژ افزایش می یابد و یک تبلور مجدد دینامیکی رخ می دهد و همچنین حرکت ابزار باعث ایجاد کرنش های شدید در قطعه کار می شود که با کنترل پارامترهای فرآیند و گرمای ورودی و افزودن ذرات کاربید تنگستن جهت اصلاح ریز ساختار و دانه بندی آلیاژ فلز پایه در حالت جامد گام برداشته شد. در این پژوهش از آلیاژ منیزیم AZ31 به عنوان ماده اولیه و پودر WC در سرعت دوران های800 ،1000و1250 دور بر دقیقه وسرعت پیشروی های 25 ،31 و40 میلیمتر بر دقیقه به صورت چند پاسه(1،2و3 پاس) استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان داد با انتخاب مناسب پارامترهای فرآیند اندازه متوسط قطر دانه در منطقه اغتشاش تا 6 برابر کاهش یافت. با کاهش سرعت دورانی ویا افزایش سرعت پیشروی گرمای وارده به قطعه کاهش پیدا کرده و دانه ها ریزتر شده و سختی افزایش پیدا کرد که بالاترین سختی در نمونه حاوی WC ، FSP شده درسرعت چرخشی rpm800 و سرعت پیشروی mm/min40 و 3 پاس FSP ،حدود 3 برابر فلز پایه در منطقه اغتشاش 160 ویکرز گزارش شد. با توجه به تصاویرSEM با افزایش تعداد پاس اعمالی در فرآیند همزن اصطکاکی توزیع ذرات کاربید تنگستن یکنواخت تر شد و به علت کرنش بالای اعمال شده ذرات WC شکسته و ریز تر شد که با توجه به یکنواخت تر شدن توزیع ذرات افزایش درصد حجمی آنها و ریز تر شدن ذرات سختی با افزایش تعداد پاس افزایش یافت. بعد ازانجام 3پاس FSP بر روی نمونه بدون پودر سختی و مقاومت به سایش نسبت به آلیاژ اولیه کاهش یافت زیرا در حین فرآیند دما تا بیش از نصف نقطه ذوب افزایش ،نمونه در این دما آنیل شده و چگالی نابه جایی ها کاهش و سختی کم می شود. با کاهش نسبت سرعت دورانی به پیشروی و افزایش تعداد پاس فرآیند، نرخ سایش کاهش یافت. با افزایش نیرو از 20 به 40 نیوتن در آزمون سایش نرخ سایش ویژه و ضریب اصطکاک کاهش یافت زیرا در نیرو 40 نیوتن ذرات سایشی اکسیدی مشاهده شد که سایش 3جسمی ایجاد کرده و سایش خفیف تر می شود. در نیروی 60در کنار سایش خراشی و شخم زدن مکانیزم لایه ای شدن نیز فعال شد و هرچه نیرو افزایش پیدا کرد (در منطقه سایش خفیف)ضخامت لایه سخت سایشی زیر سطح که در اثر کار سرد ایجاد شده افزایش یافت و مقاومت به سایش افزایش یافت. با افزایش تعداد پاس فرآیند، ضریب اصطکاک کاهش یافت زیرا با دانه ریز شدن آلیاژ پایه و افزایش درصد حجمی و ریز شدن ذرات WC سختی جسم نرم¬تر افزایش یافته و طبق رابطه ?=?/H ضریب اصطکاک کاهش یافت. کلمات کلیدی: فرآیند همزن اصطکاکی،آلیاژ منیزیم AZ31، کاربید تنگستن، آزمون سایش
    Abstract
    Magnesium alloys are attractive materials due to their low specific gravity, high specific strength, and high recyclability. However the mechanical properties, such as hardness of the magnesium alloys are not sufficient to enhance their applications. Though some processes to fabricate ceramics particles/magnesium alloys composites have been studied to improve the mechanical properties, the nonuniform dispersion of the particles is still a serious problem, the mechanical properties of composites materials can be enhanced by uniform dispersion of fine ceramic particles in a matrix of fine grains. On the other hand, the presence of ceramic particles in a metallic matrix makes the material brittle. In this regard, since wear degradation is initiated at in-contact surface of the material, it can be minimized by a suitable modification of surface microstructure and/or composition. Thus instead of bulk reinforcement, if the ceramic particles are added to a surface layer, the resistance to wear and erosion can be improved without sacrificing the bulk properties .In this study WC particles were uniformly dispersed into an AZ31 matrix by friction stir processing(FSP). Magnesium work pieces with pre-placed WC powder which was filled in a shallow groove were subjected to various numbers of passes from one to three. The effect of rotational speed and the number of FSP passes on particles distribution and matrix microstructure were studied. By increasing the rotational speed, as the result of greater heat input grain size of the base alloy increased.The WC particles promoted the grain refinement of the AZ31 matrix by FSP. It is considered that the WC particles were smashed by the rotating tool during FSP, It seems very effective to restrain the grain growth and the microhardness of the stir zone with WC particles was reached to 160 HV due to the grain refinement and the uniform distribution of the WC particles after three FSP passes. The grain refinement of matrix and improved distribution of particles were obtained after each FSP passes. A significant improvement in wear resistance was exhibited by surface composite layer with WC particles produced by three FSP passes in comparison to sample without the powder. Keywords: Friction stir processing; AZ31; WC particles; Grain refinement; Microhardness; Wear testing