تولید نانو کامپوزیت پایه مس با ذرات تقویتی al2o3 به روش فراوری اغتشاشی اصطکاکی

فرآوری اصطکاکی – اغتشاشی (fsp) از روش های نوین برای تولید کامپوزیت های پایه فلزی و پلیمری هست. فرایند fsp با استفاده از تکنیک ترمومکانیک که بر اساس جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (fsw) بنانهاده شده، اخیراً توسعه زیادی یافته است. در این فرایند مواد تغییر شکل پلاستیکی شدیدی را در نزدیکی بالاترین دمای فرایند ترمومکانیکی fsp یا fsw تحمل می کنند. بالاترین دمای محلی در انواع آلیاژهای آلومینیوم و مس بین 6/0 الی 95/0 نقطه ذوب به دست آمده است و این مقادیر بستگی به دامنه دمای گرم انجام یافته بر روی این آلیاژها دارد. مواد در ناحیه اصطکاکی اغتشاشی به سبب حرکت پین ابزار تحت تاثیر تغییر شکل پلاستیکی شدید قرار می گیرند و به دنبال آن، تبلور مجدد دینامیکی که در ناحیه فرایند رخ می دهد، ریز ساختاری همگن با دانه های ریز هم محور تشکیل می دهد که سبب انعطاف پذیری و استحکام مکانیکی بالاتر می شود. همچنین با استفاده از این فرایند امکان ایجاد لایه کامپوزیتی روی ورقه ای فلزی وجود دارد. مس خالص به خاطر محدودیت هایی که در استحکام، سختی، سایش و جوش پذیری دارد در صنایع کمتر مورد استفاده قرار می گیرد؛ به همین خاطر با اضافه کردن ذرات سرامیکی سخت این خواص بهبود داده می شود. هدف از این پایان نامه تولید نانو کامپوزیت مس با ذرات اکسید آلومینیوم به روش فرآوری اصطکاکی اغتشاشی است. برای این کار به روش اصطکاکی اغتشاشی ذرات نانو al2o3 با انداز? متوسط 80 نانومتر و با درصد وزنی 16% در فلز پایه از جنس مس خالص اضافه شدند. آزمایشات تجربی توسط دستگاه فرز عمودی و فیکسچر مخصوصی که برای این کار طراحی و ساخته شده بود و همچنین دو عدد ابزار از جنس فولاد گرم کار که تحت عملیات حرارتی سختی آن به 52 راکول رسیده بود، در شرایط مختلف فرایندی انجام گرفت تا کامپوزیتی با توزیع ذرات مناسب و باکیفیت بالا تولید گردد. آزمایشات تجربی در دورهای ابزار 950،1180 و 1500 دور بر دقیقه، سرعت پیشروی 5/37،5/47 و 60 میلی متر بر دقیقه و تعداد پاس های تک پاسه، دو پاسه و چهارپاسه انجام شدند. برای ارزیابی خواص نانو کامپوزیت تولیدشده، آزمایشات مکانیکی مانند تست کشش و تست سختی و مطالعات ریز ساختاری توسط میکروسکوب نوری و میکروسکوب الکترونی روبشی (sem) انجام گردید. نتایج آزمایشات انجام شده نشان می دهد که در شرایط بهینه می توان نانو کامپوزیتی با توزیع ذرات همگن و یکنواخت و بدون وجود عیوب متداول در فرایند و با خواص مکانیکی بالاتر نسبت به فلز پایه و اندازه دانه ریز تولید کرد. همچنین علاوه بر تولید این نانوکامپوزیت استحکام و سختی آن نسبت به فلز پایه نیز افزایش پیدا نمود. با بررسی اثر سرعت دورانی و تعداد پاس ها، نتایج ریز ساختاری بیانگر اثر مطلوب افزایش سرعت و تعداد پاس ها بر یکنواختی توزیع پودر در ناحیه اغتشاشی و بالتبع آن افزایش استحکام هست.