عنوان پایان‌نامه
تاثیر عناصر نادر خاکی بر رفتار تریبولوژیکی دمای بالای آلیاژ منیزیم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 858;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 46753
- تاریخ دفاع
- ۲۸ آذر ۱۳۸۹
- دانشجو
- احمد ظفری
- استاد راهنما
- حمیدرضا قاسمی منفردراد
- چکیده
- اثر افزودن 1، 2 و 3 درصد وزنی عناصر نادر خاکی بر رفتار تریبولوژیکی آلیاژ AZ91 به وسیله دستگاه پین روی دیسک تحت نیروهای 5 تا 120 نیوتن، سرعت¬های 4/0 و 1 متر بر ثانیه و محدوده دمایی 25 تا 300 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. آلیاژها در یک کوره الکتریکی ذوب و به وسیله سیتم ریخته¬گری چرخان در قالبی با دمای پیش¬گرم ?C 150 ریخته¬گری شدند. نتایج نشان داد که در سرعت لغزش m/s 4/0 و دمای سایشی ?C 25 تمامی آلیاژها نرخ سایش یکسانی را نشان می¬دهند. سطوح سایشی بررسی شده حاکی از ایجاد مکانیزم¬ سایشی لایه¬ای شدن در آلیاژهای حاوی RE و مکانیزم خراشی برای آلیاژ پایه تحت نیروی N 20 است. همچنین نشان داده شد که با افزایش نیرو به بالاتر از N 60 مکانیزم¬های تغییر شکل پلاستیک و لایه¬ای شدن برای تمامی آلیاژها غالب می¬شود. افزایش دمای سایش به ?C 100 تحت نیروی N 20 و سرعت لغزش m/s 4/0 باعث 58% کاهش در نرخ سایش آلیاژ AZ91 نسبت به دمای?C 25 شد. این کاهش ناشی از تشکیل مناطقی از جنس اکسید آهن بود که باعث کاهش تماس فلز با فلز در منطقه تماس شدند. کاهش مکانیزم لایه¬ای شدن در این دما در آلیاژهای حاوی RE سبب شد که نرخ سایش نسبت به دمای ?C 25 در این آلیاژها نیز کاهش یابد، با این تفاوت که میزان کاهش نرخ سایش در حدود 20% کم¬تر از آلیاژ پایه در شرایط مشابه بود. افزایش بیش¬تر دما باعث شد که آلیاژ پایه استحکام خود را از دست بدهد و در اثر تغییر شکل پلاستیک شدید و سایش چسبنده نرخ سایش آن افزایش یابد. اما آلیاژهای دارای RE به دلیل استحکام دمای بالای بیش¬تر، می¬توانند لایه¬های تریبولوژیکی و اکسیدی را تا دمای سایش?C 150 تحت نیروی N 40 و دمای سایشی ?C 200 تحت نیروی N 20 حفظ کرده و مقاومت به سایش را افزایش دهند. آلیاژAZ91 + 3RE به دلیل دارا بودن استحکام بیش¬تر در دماهای بالا بهترین خواص سایشی را نشان داد. با انجام آزمون سایش تحت نیروی N 5 و سرعت لغزش m/s 4/0 مشاهده شد که نرخ سایش تمامی آلیاژها با افزایش دمای سایش تا دمای ?C 250 کاهش می¬یابد و افزودن عناصر نادر خاکی به آلیاژ پایه بی تاثیر است. افزایش سرعت لغزش از m/s 4/0 به m/s 1 در دمای اتاق باعث شد تا در اثر افزایش دما و تشکیل اکسیدهای سطحی نرخ سایش آلیاژ پایه تحت نیروی N 20 و آلیاژهای حاوی RE تحت نیروهای 20 و N 40 کاهش یابد. اما در نیرو¬های 40 و N 60 برای آلیاژ پایه و نیروی N 60 برای آلیاژهای دارای RE نرخ سایش در اثر کندگی¬های ناشی از لایه¬ای شدن و تغییرشکل¬ پلاستیک افزایش نشان داد.
- Abstract
- Effect of one to three weight percent of Lanthanum base rare earth elements (RE) on the tirbological behavior of AZ91 magnesium alloy was investigated. The alloys were prepared in an electrical furnace and the molten materials were then poured by a tilt technique into a mold preheated to 150 ?C. The wear tests were performed using a pin on disk tribometer under normal loads of 5 to 120 N, at sliding speeds of 0.4 and 1 m/s and at wear temperatures of 25 to 300 ?C. The alloys showed an almost similar wear rates at sliding speed of 0.4 m/s and wear temperature of 25 ?C. A 58% decrease in wear rate of AZ91 alloy occurred as the wear temperature increased from 25 ?C to 100 ?C under a normal load of 20 N and at sliding speed of 0.4 m/s. This could be as a result of formation of iron oxide patches which reduced metallic contact with the steel counterface. There was also a decrease in wear of AZ91 + xRE alloys as the temperature was increased from 25 ?C to 100 ?C. The worn surfaces of the alloys showed no delamination at 100 ?C compared with the high delamination, and therefore, high wear that occurred at 25 ?C. Further increase in the wear temperature lowered the strength and wear resistance of AZ91 alloy due to severe plastic deformation and increased adhesion. However, the RE containing alloys showed a higher strength which helped to maintained the tribological layers under load of 40 N at 150 ?C and under 20 N at 200 ?C. The results of wear tests under normal load of 5 N and sliding speed of 0.4 m/s showed that the wear rates of all alloys decreased as the wear temperature increased up to 250 ?C. The room temperature wear of AZ91 under a load of 20 N was decreased as the sliding speed was increased from 0.4 m/s to 1 m/s. This was attributed to the higher rate of oxide formation due to the higher heat generation at higher sliding speed. The same results were also observed for AZ91 + xRE alloys under normal loads of 20 and 40 N. However, under normal load of 40 and 60 N for base alloy and 60 N for RE containing alloys, the wear rates increased as the sliding speed increased.
