عنوان پایان‌نامه
ایجاد لایه نانو کامپوزیت سطحی با روش اصطحکاکی تلاطمی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 863;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48284
- تاریخ دفاع
- ۱۰ مهر ۱۳۸۹
- دانشجو
- محمدعلی مقدس
- استاد راهنما
- سیدفرشید کاشانی بزرگ
- چکیده
- چکیده امروزه روش اصطکاکی تلاطمی جهت اصلاح ریز ساختار سطحی مواد و ایجاد لایه های کامپوزیتی مورد استفاده واقع شده است. در تحقیق حاضر پودر در مقیاس نانومتری Si3N4 در شکافی بر سطح آلیاژ آلومینیمی سری 5754 در مسیر چرخش و پیشروی ابزار قرار داده شد. بدین ترتیب ذرات سرامیکی در داخل لایه سطحی آلومینیمی که تحت تغییر شکل شدید در دمای بالا قرار گرفت، اختلاط نموده و با سرد شدن آن بعد از عبور ابزار، لایه های کامپوزیتی سطحی ایجاد گردید. بررسی های میکروسکپی حاکی از تجمع ذرات و توزیع غیر یکنواخت آنان داشت. میزان نسبت سرعت پیشرونده به سرعت چرخشی ابزار کاهش داده شد و مشاهده گردید که ذرات مجتمع شده پراکنده شده و توزیع آنها در لایه سطحی یکنواخت تر می گردد. همچنین با بکارگیری فرایند در پاس های بعدی توزیع ذرات در مقیاس نانومتری به صورت یکنواخت ممکن شد و لایه های نانوکامپوزیت سطحی Al/Si3N4 بر آلیاژ آلومینیم سری 5754 ایجاد گردید. سختی سنجی لایه ها نشان داد که توزیع در مقیاس نانومتری ذرات سرامیکی سختی بیشتر لایه را نتیجه می دهد و میزان سختی لایه‌های کامپوزیت سطحی تا حدود دو برابر میزان سختی زیرلایه رسیده است. ریز تر شدن دانه های زمینه آلومینیمی در اثر بکارگیری پاس های بعدی علت دیگر افزایش میزان سختی لایه نانوکامپوزیتی می باشد. همچنین آزمایش سایش نشان داد که لایه های کامپوزیت سطحی دارای مقاومت به سایش بالاتری نسبت به زیر لایه (فلز پایه) است. با تغییر شرایط شامل تغییر سرعت چرخشی ، پیشروی و افزایش تعداد پاس ها مقاومت به سایش بهبود داده شد. واژه¬های کلیدی: نانوکامپوزیت سطحی، آلیاژ آلومینیوم سری 5754، Si3N4 ،سختی، سایش
- Abstract
- Abstract In its recent applications, friction stir processing has been used for structure modification and production of surface composite layer. In this research, at first a groove is created on metal surface and this groove filled with nano particles of the Si3N4 powder. Then this groove is closed by a special rotating tool which has no pin attached to its shoulder. Finally another rotating tool with a pin attached to its shoulder travels in direction of the groove line in a constant rotation rate and produced the nano composite layer. In this process, ceramic particles are mixed within plastic deformated metal at high temperature along with the cooling of workpiece to ambient temperature and produced the surface nano composite layer. Microscopic examinations demonstrated that agglomeration of particle has been occurred and therefore nonuniform distribution of particles is produced. It was resulted that increasing the tool rotation rate to traverse speed ratio would improve the distribution of ceramic particle in the metal substrate. Applying of this process onto aluminum alloy series 5xxx (5754) at subsequent pass numbers produced a surface nanocomposite layer with uniform nano particle distribution. Optical micrographs and Microhardness test showed that increasing the ratio of traverse speed / rotational ratio has reduced the nanocomposite grain size and has increased its hardness. Also wear experiment revealed that nanocomposite layer have a higher wear resistance than substrate. With modifying of variables such as rotational speed, traverse speed and increase of pass namber improved wear resistance. Key words: Surface nanocoomposites, Aluminum 5754, Si3N4, hardness, wear
