توسعهی مکانوشیمیایی نانوکامپوزیت al6061-tib2 و ارزیابی رفتار تریبولوژیکی آن

هدف از این پژوهش توسعه ی مکانوشیمیایی نانوکامپوزیت های al6061/tib2 به منظور بهبود خواص مکانیکی و رفتار تریبولوژیکی آلیاژ al6061 است. در این راستا نانوکامپوزیت al6061-tib2 با روش آسیاب کاری مکانیکی و پرس گرم ساخته شد و رفتار مکانیکی و تریبولوژیکی آن بررسی شد. بدین منظور دو روش بصورت درجا و غیردرجا برای تولید پودر نانوکامپوزیت در نظر گرفته شد. جهت ساخت نانوکامپوزیت به روش غیردرجا ابتدا ذرات تقویت کننده بوراید تیتانیم پس از 20 ساعت آسیاب کاری مکانیکی تشکیل شد سپس با عناصر آلیاژ زمینه مخلوط و پس از 10 ساعت آسیاب کاری نانوکامپوزیت غیردرجا al6061- 20 wt.% tib2 ایجاد شد. نانوکامپوزیت درجا al6061- 20 wt.% tib2 پس از دو مرحله آسیاب کاری ایجاد شد. در مرحله اول جهت تشکیل ذرات تقویت کننده در زمینه مخلوط پودر al- 90 wt.% (ti,b) به مدت 20 ساعت آسیاب کاری شد و در ادامه به مقدار استوکیومتری عناصر al و mg و si به مجموعه اضافه شد و نانوکامپوزیت پس از مجموعا 30 ساعت آسیاب کاری مکانیکی ساخته شد. تغییرات مورفولوژیکی، تغییرات فازی و سختی ذرات پودرهای فوق در حین آسیاب کاری مکانیکی با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و ریزسختی بررسی شد. در ادامه با استفاده از پرس گرم از پودرهای فوق نمونه های بالک تهیه شد. پس از تهیه نمونه های بالک خواص مکانیکی و تریبولوژیکی قطعات بررسی و مقایسه گردید. سختی نمونه بالک آلیاژ al6061 نانوساختار 125 ویکرز اندازه گیری شد در حالی که سختی آلیاژ al6061(t6) تجاری 65 ویکرز بود. سختی نانوکامپوزیت های غیردرجا و درجا به ترتیب 160 ویکرز و 200 ویکرز اندازه گیری شد. افزودن ذرات تقویت کننده خواص زمینه نانوساختار را بهبود بخشیده و تاثیر ذرات تقویت کننده درجا بیشتر از ذرات غیردرجا است. همچنین نتایج آزمون سایش بخوبی تاثیر ایجاد ساختار نانومتری زمینه و ذرات تقویت کننده بر رفتار تریبولوژیکی آلومینیم (کاهش نرخ سایش و ضریب اصطکاک) را نشان می دهد. ذرات تقویت کننده درجا تاثیر چشمگیری بر کاهش نرخ سایش داشت. مکانیزم های حاکم بر سایش با استفاده از مشاهدات میکروسکوپ الکترون روبشی و طیف سنجی توزیع انرژی (eds) سطوح و محصولات سایش بررسی شد. به طور کلی ایجاد قطعه ی نانوکریستال و نانوکامپوزیت آلومینیم 6061 باعث بهبود مقاومت سایشی شده و نرخ سایش چسبان آلومینیم را کاهش می دهد.