عنوان پایان‌نامه
بررسی و امکان سنجی تشکیل ترکیبات بین فلزی روی آلومینیم با استفاده از همزن اصحکاکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1055;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60104
- تاریخ دفاع
- ۳۱ اردیبهشت ۱۳۹۲
- دانشجو
- علی شاهی
- استاد راهنما
- محمد قمبری, محمود حیدرزاده سهی
- چکیده
- فرایند همزن اصطکاکی فرایند حالت جامدی است که از آن برای اصلاح ریزساختار لایه های سطحی استفاده میشود. با توجه به متغیرهای فرایند(سرعت دورانی، سرعت پیشروی و ...) دمای قطعه تا حدود 6/0 الی 9/0 دمای ذوب آلیاژ افزایش مییابد. همچنین حرکت ابزار باعث ایجاد کرنش های شدیدی در قطعه کار میشود. بنابراین میتوان از این دو ویژگی فرایند همزن اصطکاکی برای ایجاد ترکیبات بین فلزی به صورت درجا استفاده نمود. در این پژوهش امکان تشکیل ترکیبات بین فلزی بصورت درجا توسط فرایند همزن اصطکاکی در سیستم Al-Ni مورد توجه قرار گرفت. بدین منظور از پودر نیکل و صفحات آلومینیمی خالص تجاری بعنوان مواد اولیه برای تهیه ترکیبات بین فلزی استفاده شد. فرایند در دو سرعت دورانی1600 و 2000 دور بر دقیقه و در سه سرعت پیشروی 40، 25 و12میلیمتر بر دقیقه به صورت چند پاسه(4،2 و 6 پاس) انجام داده شد. الگوی پراش پرتو ایکس(XRD) و آنالیز عنصری (EDS) نشان داد که با انتخاب مناسب متغیرهای فرایند در حین FSP ترکیب Al3Ni بصورت درجا تشکیل میشود. افزایش نسبت سرعت دورانی به سرعت پیشروی و همچنین افزایش تعداد پاس منجر به افزایش مقدار ترکیب بین فلزی Al3Ni میشود. ریزساختار و نحوه توزیع ذرات Al3Ni با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. سختی سنجی و آزمون پانچ برشی برای بررسی خواص مکانیکی نمونه ها انجام داده شد. نتایج حاکی از آن است که افزایش سرعت دورانی و تعداد پاس و یا کاهش سرعت پیشروی موجب افزایش سختی میگردد. همچنین حضور ذرات Al3Ni در زمینه آلومینیمی باعث افزایش استحکام تسلیم برشی(YSS) و استحکام نهایی برشی(USS) میشود. سختی نمونه تهیه شده در سرعت پیشروی mm/min 12 و سرعت دورانی rpm2000 پس از 6 پاس در حدود 162% و استحکام برشی نهایی آن در حدود 171% بیشتر از آلومینیم اولیه است. رفتار تریبولوژیکی نمونه ها با استفاده از آزمون سایش پین روی دیسک مورد مطالعه قرار گرفت. حضور ذرات Al3Ni مقاومت به سایش و در عین حال ضریب اصطکاک را افزایش میدهد. نتایج نشان داد که پس از 500 متر سایش میزان کاهش وزن در نمونه آلومینیم اولیه در حدود 15 برابر بیشتر از کاهش وزن نمونه های حاوی ذرات Al3Ni است. کلمات کلیدی: فرایند همزن اصطکاکی، تشکیل درجا، Al3Ni، سختی، استحکام برشی، سایش.
- Abstract
- Friction stir processing (FSP) is a solid state technique that has been developed for structural modification of materials. The maximum temperature in the stir zone is found to be between 0.6Tm to 0.9 Tm, which depends on the process parameters (traverse speed, rotating speed,…). Tool movement produce sever plastic deformation in the stir zone. So it might be possible to use the hot working nature of FSP (elevated temperature and plastic deformation) for in situ formation of intermetallic compounds. In this study, in situ formation of nickel aluminide compounds via preplacing nickel on a pure commercial aluminium substrate followed by FSP was investigated. FSP was carried out at different process conditions: multiple pass (2, 4, 6 passes), two rotational speeds (1600, 2000 rpm) and three traverse speeds (12, 25, 40 mm/min). XRD and EDS results show that by choosing the proper parameters, Al3Ni compound was in situ produced by FSP. Increasing the ratio of rotational speed to traverse speed or the number of FSP passes increased the amount of Al3Ni compound. In order to study the mechanical properties of the treated specimens, micro hardness and shear punch tests were carried out. The results showed that increasing the ratio of rotational speed to traverse speed and the number of passes improved the hardness of the treated specimens. The presence of Al3Ni particles in aluminium matrix increased the yield shear stress (YSS) and ultimate shear strength (USS) of composite. The micro hardness and shear strengths of the specimen which was produced by 6 passes of FSP at 2000 rpm and 12mm/min increased by 62% and 71% respectively. The tribological properties of the FSPed specimens were also investigated by Pin on disk test. The presence of Al3Ni particle improved the wear resistance and increased the frictional coefficient of FSPed specimens. The weight loss in specimens containing Al3Ni particles were 15 order less than that of the as received aluminium.
