توسعه نانوکامپوزیت سطحیal-al2o3 بر روی آلیاژ 2024al با استفاده از فرآیند اصطکاکی- اغتشاشی و ارزیابی رفتار تریبولوژیکی آن

در پروژه حاضر با استفاده از فرآیند اصطکاکی- اغتشاشی (fsp)، نانوکامپوزیت سطحی al-al 2o3 بر سطح ورق 2024al ایجاد و خواص سایشی و هچنین تغییرات ساختاری آن بررسی شد. بمنظور رفع نقایص روش های متداول در تولید کامپوزیت های سطحی با استفاده از فرآیند اصطکاکی- اغتشاشی، در این پروژه برای اولین بار ایده جدیدی جهت اعمال ذرات تقویت کننده پیش از فرآیند، استفاده شد. بر این اساس ذرات نانومتری al 2o3 بعنوان تقویت کننده به میزان 10 درصد حجمی به پودر میکرومتری آلومینیوم اضافه و این مخلوط پودری و بمدت یک ساعت آسیابکاری شد. پودر کامپوزیتی تهیه شده توسط فرآیند پاشش پلاسمایی اتمسفری بر سطح ورق 2024al پاشیده و سپس فرآیند اصطکاکی- اغتشاشی بر روی سطح ورق انجام شد. به منظور بهینه سازی پارامترهای فرآیند اصطکاکی- اغتشاشی بررسی های ساختاری و سختی سنجی انجام گرفت و پارامترهای بهینه فرآیند شامل طراحی ابزار، سرعت دورانی، سرعت خطی و زاویه انحراف ابزار به ترتیب، استوانه ای رزوه شده، rpm 800، mm/min 25 و °3 بدست آمد. بررسی های ریزساختار ناحیه فرآیند شده با میکروسکوپ نوری و استفاده از نرم افزار image tool انجام شد. بمنظور مقایسه اثر فرآیند اصطکاکی- اغتشاشی بر سختی و خواص سایشی، سختی سنجی و آزمون سایش روی نمونه های فلز پایه، fsp شده بدون ذرات تقویت کننده و نانوکامپوزیت سطحی تولید شده انجام گرفت. ارزیابی مکانیزم های حاکم بر سایش با بررسی سطح و محصولات سایش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که اعمال فرآیند اصطکاکی- اغتشاشی تاثیر قابل ملاحظه ای بر کاهش اندازه دانه در ناحیه مرکزی فرآیند داشت و اندازه دانه ها در این ناحیه از µm250 (فلز پایه) به µm 5/2رسید. سختی بیشینه برای نمونه های فلز پایه، fsp شده بدون تقویت کننده و نانوکامپوزیت سطحی تولید شده به ترتیب90، 110 و 230 ویکرز اندازه گیری شد. ضخامت لایه نانوکامپوزیتی ایجاد شده µm 600 بدست آمد که از توزیع مناسب ذرات و پیوند مناسب با زیر لایه برخوردار بود. نتایج آزمون سایش روی نمونه های مذکور حاکی از بهیود مقاومت سایش در نمونه fsp شده و نمونه نانوکامپوزیت سطحی بود بطوریکه نرخ سایش برای فلز پایه، fsp شده بدون تقویت کننده و نانوکامپوزیت سطحی بترتیب 037/0، 027/0 و 004/0 میلی گرم بر متر بدست آمد.