جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی کامپوزیت نانو ساختار al-al2o3 تولید شده با فرایند نورد تجمعی و ارزیابی خواص اتصال

کامپوزیت های زمیته فلزی به عنوان دسته ای از مواد پیشرفته، امروزه کاربرد گسترده ای در صنایع هوافضا، خودروسازی و غیره پیدا کرده اند. جوشکاری این دسته از مواد با مشکلات بسیاری همراه می باشد. از بین فرایندهای جوشکاری مختلف، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به دلیل خواص منحصر به فرد خود، از جمله بهترین روش های اتصال کامپوزیت ها محسوب می شود. در این تحقیق، ابتدا با استفاده از فرایند نورد تجمعی کامپوزیت 3o2al vol%5-al با اعمال 10سیکل نورد تولید شده است.سپس کامپوزیت تولید شده با در نظر گرفتن 9 متغیرجوشکاری شامل سه سرعت چرخش 900، 1120 و rpm1400 و سه سرعت جوشکاری 63، 80 و mm/min100 و ثابت در نظر گرفتن دیگر پارامترها، تحت جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته است. به منظور ثبت دما، از ترموکوپل نوع k در قسمت پس رو جوش استفاده شده است. در ادامه با در نظر گرفتن چهار هندسه ی پین مختلف (مربع، مثلث، شش ضلعی و استوانه ) تاثیر شکل پین بر نحوه توزیع ذرات و خواص مکانیکی کامپوزیت تولید شده بررسی شده است. بررسی های ریزساختاری کامپوزیت های اولیه و نمونه های جوشکاری شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شده است. ارزیابی های خواص مکانیکی نیز توسط آزمون کشش و سختی سنجی صورت گرفته است. همچنین سطح مقطع شکست نمونه ها قبل و بعد از جوشکاری مطالعه و مکانیزم شکست تعیین شده است. ارزیابی های ریزساختاری از کامپوزیت تولیدشده نشان داده است که پس از 10 سیکل نورد، توزیع ذرات تقویت کننده بهبود یافته است و ریزساختار بدون تخلخلی در فصل مشترک ذرات و زمینه ایجاد شده است. خواص مکانیکی کامپوزیت تولید شده و مقایسه آن با آلومینیم خالص تجاری آنیل شده تغییرات قابل ملاحظه ی استحکام کششی، سختی و درصد ازدیاد طول را نشان داده است. شکست نگاری نمونه ها نیز حضور دیمپل های کم عمق را گزارش کرده و مکانیزم شکست نیز نرم بوده است. بررسی ریزساختار جوش نشان داد که پارامترهای rpm900- 63، 80 و mm/min100 به جهت عدم تامین حرارت کافی منجر به ایجاد ریزساختار معیوب دارای حفره و عدم پیوستگی بوده و نامطلوب بوده اند. نتایج حاصل از آزمون کشش و سختی سنجی نیز برای 3 متغیر rpm900- 63، 80 و mm/min100 نتایج ضعیفی راگزارش کرده است. مجموعه متغیرهای دیگر با ایجاد حرارت کافی، ریزساختار کامل و بدون نقصی را ایجاد کرده اند. از بین این متغیرها، با توجه به مقدار درجه دوران (نسبت سرعت جوشکاری به سرعت چرخش ابزار) که معیاری از میزان حرارت ورودی نیز می باشد، متغیرrpm1120- mm/min100 با داشتن بالاترین عدد درجه دوران mm/r089/0، کم ترین حرارت را به قطعه کار وارد کرده و دارای بالاترین استحکام کششی و سختی و پایین ترین درصد ازدیاد طول بوده است. همچنین متغیرrpm1400- mm/min63 نیز با درجه دوران mm/r045/0 بیش ترین حرارت را به قطعه وارد کرده و دارای پایین ترین استحکام و سختی و بیش ترین درصد ازدیاد طول بوده است. شکست نگاری نمونه های جوشکاری شده دیمپل های عمیق تری را در مقایسه با کامپوزیت های اولیه نشان داده است که موید شکست نرم بوده است. نتایج حاصل از هندسه های مختلف پین، خرد شدن بیش تر و توزیع یکنواخت تر ذرات تقویت کننده را برای پین مربعی در مقایسه با شکل های دیگر نشان داده است. نتایج حاصل از آزمون کشش برای هندسه های مختلف پین، بالاترین استحکام کششی، سختی و درصد ازدیاد طول را برای پین مربعی نشان داده است.