ساخت وبررسی نانو کامپوزیت سطحی زمینه فلزی تولید شده به روش همزن اصطکاکی

فرآیند همزن اصطکاکی (fsp) یک فرآیند حالت جامد برای اصلاح موضعی ریزساختار است که بر اساس جوشکاری همزن اصطکاکی (fsw) ابداع شده است. یکی از کاربردهای این روش تولید کامپوزیت سطحی است که به منظور بهبود خواص سایشی و سختی صورت می گیرد. به دلیل عدم امکان استفاده از فولادهای نانوساختار به صورت بالک و همچنین هزینه بالای تولید آن ها، هدف این تحقیق، استفاده از خواص ویژه آن ها در سطح، به صورت کامپوزیت سطحی، قرار گرفت. در این تحقیق ابتدا آلیاژ پایه آهنی 4c16b7mo18cr55fe ریخته گری شده و بعد به روش ریسندگی مذاب به ساختار آمورف -رسید. سپس با عملیات حرارتی نوارهای آمورف به دست آمده ، در دما و زمان مناسب، کریستال هایی با اندازه متوسط nm5±50 در آن ها ایجاد شد. در ادامه تحقیق تولید کامپوزیت سطحی با استفاده از fsp در سطح فولاد 37 st و با پودر نانوساختار 4c16b7mo18cr55fe، امکان سنجی شد. بدین منظور ورق هایی آنیل شده از فولاد 37st با ضخامت mm 3 تهیه و شیارهایی با عمق 1 و عرض mm6/0 روی آن ایجاد شد. سپس خمیری از ذرات مذکور، با الکل تهیه و داخل شیار از آن پر شد. جهت ایجاد کامپوزیت در سطح، fsp با ابزاری از جنس کاربید تنگستن و در سرعت چرخشی 315 تا rpm 800 و در سرعت حرکت ابزار 50 تا mm/min 250 صورت گرفت. در ادامه، تاثیر متغیرهای مختلف بر سیلان مواد، توزیع و اندازه ذرات، سختی و رفتار سایشی کامپوزیت مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت چرخشی، اندازه ذرات ریزتر می شود؛ اما خارج شدن پودر به صورت پلیسه هم افزایش می یابد. با انجام فرآیند fsp ریزساختاری همگن و ریزتر ایجاد می شود که خود منجر به افزایش سختی و مقاومت به سایش می شود. همچنین نتایج نشان داد که با ورود ذرات سخت تقویت کننده به زمینه، افزایش سختی با شدت بیشتری انجام می گیرد و کاهش وزن در طی سایش کاهش می یابد. از طرفی کنده شدن ذرات سخت موجود در سطح و قرار گرفتن آن ها روی سطح سایش، ضریب اصطکاک کامپوزیت نسبت به زمینه fsp شده افزایش می یابد.