عنوان پایان‌نامه
بررسی خواص سایشی لایه سطحی نانو کامپوزیتی حاوی ذرات فولاد نرم تووسط روش اصطکاکی هم زننده
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45626;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 838
- تاریخ دفاع
- ۲۳ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- علی عابدی
- استاد راهنما
- سیدفرشید کاشانی بزرگ
- چکیده
- لایه¬های سطحی نانوکامپوزیتی بر مبنای ذرات نانومتری SiC با استفاده از فرآیند هم¬زن اصطکاکی بر زیر لایه فولاد نرم به کمک ابزار دو تکه¬ای مشتمل بر پین و نگهدارنده به ترتیب از جنس تنگستن کارباید و فولاد گرم¬کار ایجاد شد. به منظور حصول لایه¬های نانوکامپوزیتی با توزیع یکنواخت عوامل تقویت¬کننده و تقلیل عیوب، متغیرهای اصلی چون سرعت پیشروی و دورانی مختلف و نیز تعدد پاس های فرآیند بکار گرفته شدند. مشاهدات اولیه حاکی از تجمع ذرات تقویت کننده در لایه¬ها به صورت غیر یکنواخت داشت. لیکن با افزایش نسبت سرعت دورانی به سرعت پیشرونده و نیز افزایش تعداد پاسها، پراکندگی ذرات افزایش یافته و توزیع یکنواختی از آنها در لایه¬های سطحی کامپوزیتی حاصل می¬گردد. با بکارگیری سرعت پیشرونده و دورانی به ترتیب در مقادیر rpm 800 و mm/min 45 بعد از چهار پاس فرآیند، لایه نانوکامپوزیت سطحی با توزیع یکنواخت ذرات تقویت کننده SiC در مقیاس نانومتری حاصل گردید. دمای مجاور پین ابزار با جاگذاری ترموکوپل¬هائی اندازه¬گیری شد که به هر حال بالاتر از دمای استحاله فریت به آستنیت بود. مطالعات میکروسکوپی الکترونی نشان داد ریزساختار لایه-های سطحی شامل ناحیه همزده با ساختار کامپوزیتی متشکل از ذرات SiC در یک زمینه فریت سوزنی، ناحیه متاثر از عملیات ترمومکانیکال با ساختار فریت ویدمنشتاتن و ناحیه متاثر از حرارت با ساختار فریت ویدمنشتاتن و چندوجهی است. اندازه دانه¬های این نواحی به سمت زیر لایه افزایش نشان می¬دهد. اندازه تیغه¬های فریت سوزنی در ناحیه متلاطم لایه سطحی نانوکامپوزیتی در حدود 62 نانومتر می¬باشد. میزان سختی لایه نانوکامپوزیت سطحی در حدود 450 ویکرز گردید که بیش از سه برابر سختی زیر لایه فولاد نرم است. ارزیابی خواص سایشی لایه نانو کامپوزیتی حاکی از مقاومت برتر آن نسبت به زیر لایه فولادی دارد که مرتبط با میزان به مراتب کمتر ضریب اصطکاک آن نسبت به زیر لایه فولادی است. این موارد به علت حضور ذرات سخت در زمینه ریزتر لایه نانوکامپوزیتی می باشد. مکانیزم سایشی زیر لایه فولادی، چسبان و خراشان (دو جسمی و سه جسمی) و لایه نانوکامپوزیت سطحی عمدتا اکسایشی تعیین گردید. کلید واژه: فولاد نرم، کاربید سیلیسیم، نانوکامپوزیت، فرآیند هم¬زن اصطکاکی، سایش.
- Abstract
- Abstract Surface nanocomposite layers based SiC nanoparticle was produced on mild steel by friction stir processing with two body tool including probe and Shank from tungsten carbide and Hot worked steel, respectively. For acquisition to uniform dispersion of reinforcement particulates and defect reduction, main parameters such as advancing speed, rotational speed and passes were employed, but increasing in tool rotational/advancing speed and passes result in uniformity of particles. First observation showed non-uniform dispersion of reinforcement particles in layers. Surface nanocomposite layers in nano-scale was acquired using 800 rpm ,45 mm/min and 4 as rotational ,advancing speeds and passes, respectively. Adjacent Probe temperature was measured by insertion of thermocouples that showed above ferrite to austenite transformation. Electron microscopy investigations showed that resulted microstructure included stirred zone with composite of SiC particles in acicular ferrite matrix. The thermo mechanical zone showed widmanst?tten ferrite and the heat affected zone showed widmanst?tten and polygonal ferrite. The grain size showed increasing toward substrate. The width of acicular ferrite packets is 62 nanometer. A maximum hardness value reached to 450 Vickers approximately that was more than three times of mild steel substrate. Wear assessment of nanocomposite layer represented high resistance in comparison with base metal that related to less coefficient of friction. These cases attributed to presence of hard particle in fined grain nanocomposite layer. Wear mechanism of base metal is adhesive and abrasive (two and three body) and nanocomposite layer mainly showed oxidation wear. Keywords: Mild steel, Silicon carbide, nanocomposite, friction stir processing, Wear.
