عنوان پایان‌نامه
ایجاد لایه کامپوزیتی بر روی آلومینیم از طریق ذوب سطحی و با استفاده از نانو ذات حاصل از آلیاژ سازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 44843;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 824
- تاریخ دفاع
- ۱۵ اسفند ۱۳۸۸
- دانشجو
- شریفه سادات موسوی فر
- استاد راهنما
- محمود حیدرزاده سهی
- چکیده
- چکیده در این پژوهش ایجاد یک لایه کامپوزیتی بر روی آلومینم 8011 از طریق ذوب سطحی و با استفاده از پودر کامپوزیتی Al/Al2O3 حاصل از فرایند آسیاکاری بررسی شده و اثر آسیا کاری مکانیکی بر روی میزان تر شوندگی نانو ذرات آلومینای حاصل از این فرایند در لایه ذوب سطحی شده مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا آسیا کاری مخلوط پودری آلومینیم و آلومینا با نسبت وزنی آلومینیم 40? + آلومینا60? در آسیای پر انرژی گلوله ای با سرعت rpm350 و نسبت 1/30 PBR به مدت 12 ساعت صورت پذیرفت . در نهایت توزیع اندازه ذرات یکنواخت شده و اندازه ذرات آلومینا به زیر 40 نانو متر و اندازه کریستالیت های آلومینیم به زیر 20 نانو متر رسید و پودر نانو کامپوزیتی حاوی نانو ذرات آلومینا بدست آمد . در جهت ذوب و کامپوزیت سازی سطحی آلومینیم از دو فرایند جوشکاری قوس تنگستن (TIG) و لیزر(Nd-YAG مد پالسی) و با توان W 220 استفاده شد. در فرایند قوس تنگستنی تغییرات شدت جریان از 90 تا 180 آمپر و سرعت حرکت مشعل 71، 100 و 200 میلیمتر بر دقیقه و در فرایند لیزر تنها متغیر سرعت روبش پرتو لیزر بود و در محدوده 6/1 تا 8/3 میلیمتر بر ثانیه انتخاب شد . ساختار های ایجاد شده در ناحیه های ذوب سطحی کامپوزیت سطحی و تغییرات میکروسختی این ساختار ها مورد مطالعه قرار گرفتند. استفاده از پودر های کامپوزیتی Al/Al2O3 حاصل از روش آسیا کاری به توزیع مناسب ذرات آلومینا در لایه کامپوزیتی حاصل از ذوب سطحی با استفاده از روش TIG منجر شد . این نکته بیانگر بهبود ترشوندگی ذرات آلومینا توسط مذاب آلومینیم با استفاده از ذرات کامپوزیتی Al/Al2O3 حاصل از آسیا کاری است . در حالت بهینه لایه کامپوزیتی ایجاد شده توسط فرایند شامل توزیع نسبتا یکنواختی از ذرات آلومینا در زمینه آلومینیمی بود. نتایج به دست آمده از آزمون میکروسختی نشان داد که به واسطه حضور ذرات آلومینا سختی لایه کامپوزیتی به 130 ویکرز(سه برابر آلیاژ پایه) افزایش می یابد. در کامپوزیت سازی سطحی با استفاده از فرایند لیزر مشاهده شد که به علت تمرکز بالای انرژی پرتوهای لیزر حجم ناحیه ایجاد شده در مقایسه با فرایند TIG بسیار کوچکتر است و در نتیجه سرعت بالاتر انجماد ریز دانگی بسیار شدید تر است. همچنین با فزایش سرعت روبش لیزر ابعاد منطقه ذوب شده کاهش می یابد . لایه کامپوزیتی ایجاد شده شامل توزیع یکنواختی از ذرات آلومینا است، که کسر بالایی از آن ها به صورت آگلومره نشده و در همان ابعاد نانو در زمینه توزیع شده اند و سختی لایه کامپوزیتی به 185 ویکرز (5 برابر آلیاژ پایه) افزایش یافته است. کلمات کلیدی: آلومینیم 8011، TIG، لیزر آسیا کاری مکانیکی، تر شوندگی ذوب سطحی، کامپوزیت سازی سطحی و میکرو سختی.
- Abstract
- Abstract: Formation of a hard composite layer containing dispersed Al2O3 particles on an Al substrate to achieve a higher surface hardness is the aim of this research. One major problem in preparation of metal/ceramic composites is lack of wet-ability on the ceramic surface. In order to increase wet-ability of nano-sized Al2O3 particles, a mixture of Al and Al2O3 powder was subjected to intense mechanical milling using a high energy planetary ball mill. The composite powders combined with a proper binder were then pre-placed on Al substrate. Melting of the pre-placed Al/Al2O3 layer together with the surface of the substrate using Nd-YAG laser or TIG resulted in the mixing of powder with the surface melted layer and consequently rapid solidification of the layer which led to formation of a composite layer on the surface of the Al substrate. The effects of heat input and travel speed on the geometries of the melted zone, microstructures, micro hardness were then studied. Microstructure of the surface layers were evaluated by optical and scanning electron microscopes. They showed that surface composite layers were consisted of homogenously dispersed Al2O3 Nano particles within a fine grained Al matrix. The results also showed that surface melting increased the hardness from 40 HV (that of the base metal) to around 70 HV for the surface melted layer produced with the lowest heat input. Furthermore, dispersion of hard Al2O3 particles resulted in increasing of hardness value up to 133 HV and 185 HV when TIG and laser were used as the source of energy, respectively. Key words: TIG, Laser, Composite, Surface melting, Alumina, Aluminum, Micro hardness.
