بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش نانو کامپوزیت آلومینیم 1050 حاوی 6 درصد حجمی نانو ذرات تقویت کننده سیلیکا به کمک فرایند اصطکاکی اغتشاشی به صورت در جا تولید و مشخصه یابی شد. با توجه به نتایج کارهای تحقیقاتی گذشته، فرایند اصطکاکی اغتشاشی در سرعت خطی 50 میلی متر بر دقیقه وسرعت چرخشی 1600 دور بر دقیقه انجام شده . به منظور بررسی اثر تعداد مراحل فرآیند هر کدام از نمونه ها به تعداد یک ، دو و چهار پاس تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته اند. جهت بررسی ریز ساختار از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی استفاده شده، در بررسی سایشی از تست پین روی صفحه استفاده شده ومکانیرم سایش توسط میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفته و توسط دستگاه میکرو سختی ، سختی نمونه مورد آزمایش قرار گرفته است.
در نمونه تولید شده با دو مرحله فرایند ملاحظه می شود که ضریب اصطکاک به میزان 35 درصد کاهش یافته و مکانیزم سایش از چسبان به مکانیزم چسبان خراشان تغییر یافته، دراین میان سختی نمونه در مقایسه با آلومینیم خالص از افزایش قابل توجهی برخوردار بود و در کل ساختار ریز دانه تری حاصل خواهد شد. در نمونه تولید شده با چهار مرحله به دلیل پیاپی بودن مراحل، دانه های تبلور مجدد یافته مشاهده شده، که رفتار سایشی ضعیف تر و سختی پایینتری را به نسبت نمونه تولید شده با دو مرحله فرایند نشان میدهد.
مقدمه
آلومینیوم و آلیاژهای آن پس از فولاد از جمله پرمصرف ترین آلیاژهای فلزی می باشند. ویژگی های بی نظیر آلیاژهای آلومینیوم از قبیل نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت به خوردگی نسبتاً خوب و هدایت الکتریکی و گرمایی بالا، سبب شده که این آلیاژها در زمینههای مختلف مهندسی، همچون صنایع خودروسازی، نظامی، دریایی و هوافضا کاربرد داشته باشد[1] باتوجه به اینکه استفاده از آلومینیوم به علت پاره ای از خواص مکانیکی ضعیف آن محدود می باشد اما ایجاد یک لایه کامپوزیت سطحی می تواند موجب افزایش استحکام مکانیکی و افزایش مقاومت به سایش آلومینیوم و آلیاژهای آن گردد و عملاً با اجرای این فرآیند خواص مکانیکی آلومینیوم بهبود یافته و کاربرد آن گسترش می یابد.
در سال های اخیر کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با ذرات سرامیکی، به دلیل خواص منحصر به فردی مثل وزن پایین، نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت خوب در دمای بالا، ضریب انبساط حرارتی کم، مقاومت به سایش بالا و همچنین شکل پذیری مناسب سبب شده است تا کاربردهای فراوانی در صنعت پیدا کند.[1] استفاده از کامپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده به دلیل خواص آن مانند استحکام مخصوص بالا و مقاومت در برابر سایش خوب در حال افزایش می باشد. اخیرا فرآیند اصطکاکی اغتشاشی - - FSP1 برای بهبود ریز ساختار مواد فلزی مورد استفاده قرار گرفته است.این فرآیند مشابه - FSW2 - می باشد و برای بهبود خواص سطحی به کار می رود.
به عبارتی فرآیند اصطکاکی اغتشاشی یک تکنیکی برای ایجاد کامپوزیت های سطحی در زمینه ی زیرلایه های آلومینیوم، همگن کردن متالورژی پودر آلیاژهای آلومینیوم و بهبود ریزساختاری کامپوزیت های زمینه فلزی می باشد.[2] این فرآیند بر مبنای تغییر شکل پلاستیک شدید قرار دارد و از دیگر روش های سطحی، عمق اثر بیشتری دارد. همچنین مشکلات و محدودیت های ناشی از روشهای ذوبی را نداشته و به علت کاهش حرارت ورودی به قطعه جوشکاری شده، مزایای زیادی را در پی دارد. که از آن جمله می توان به حفظ خواص مکانیکی، اعوجاج کمتر، تنش های پسماند کمتر و عیوب کمتر جوشکاری اشاره نمود.
[2] بررسی های انجام شده نشان می دهد که تا کنون از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی برای بهبود ریزساختار سطحی، ایجاد ساختارهای بسیار ریز دانه در آلومینیوم، منیزیم، مس وفولاد، ایجاد ترکیبات بین فلزی غیر هم جنس، تولید کامپوزیت های سطحی، اصلاح ساختار آلیاژهای ریخته گری و افزایش خاصیت سوپر پلاستیسیته استفاده شده است .[3] در بین ذرات تقویت کننده در این فرایند ذرات نانو در مقایسه با ذرات میکرونی مساحت سطح بالاتری را دارا می باشند و در بستر مورد استفاده برهمکنش بیشتری از خود نشان دهد، پس نانو ذرات میتواند با مقدار مصرف پایینتر، اثرات نهایی بهتری نسبت به میکرو ذرات داشته باشد .[4] با توجه به موارد فوق در تحقیق حاضر هدف ساخت نانوکامپوزیت سطحی Al-6% NanoSiO2 با استفاده از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی و بررسی ریز ساختار، خواص سایشی و سختی این نوع مواد و همچنین بررسی تاثیر مراحل فرآیند بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آنها می باشد.
