توسعه ی نانوکامپوزیت سطحی در سیستم سه تایی al-ni-o بر سطح آلیاژ al6061 با استفاده از فرایند اصطکاکی-اغتشاشی و ارزیابی خواص آن

در پژوهش حاضر با استفاده از فرایند اصطکاکی- اغتشاشی (fsp) دو نوع کامپوزیت سطحی al/al3ni و al/al3ni-al2o3 به صورت درجا بر سطح آلیاژ al6061 ایجاد و خواص مکانیکی، رفتار تربیولوژیکی و نیز تغییرات ساختاری آن بررسی شد. به منظور ایجاد کامپوزیت سطحی al/al3ni از دو روش متفاوت استفاده شد. درروش اول شیاری به عمق mm 2 ایجاد و با پودر نیکل پر شد و پس از بستن شیار توسط فرایند اصطکاکی- اغتشاشی با ابزار بدون پین، نمونه تحت fsp قرار گرفت. در روش دوم، پودر نیکل بر سطح آلیاژ al6061 پاشش شعله ای شد و سپس فرایند اصطکاکی- اغتشاشی بر سطح نمونه انجام شد. نتایج تفرق اشعه ی ایکس (xrd) در هر دو نمونه نشان داد که نیکل با آلومینیوم واکنش کرده و ذرات al3ni را به عنوان تقویت کننده در زمینه ای از آلومینیوم تشکیل می دهد. با این که واکنش میان آلومینیوم و نیکل از همان پاس اول انجام شد ولی به منظور انجام بیشتر واکنش و نیز دسترسی به سختی بالاتر، فرایند اصطکاکی- اغتشاشی تا پنج پاس انجام شد. اندازه گیری ریز سختی ناحیه ی اغتشاش نیز در هر دو روش نتایج مشابهی را در بر داشت. به همین دلیل، به منظور تهیه ی نانوکامپوزیت سطحی al/al3ni-al2o3 تنها از روش ایجاد شیار، یعنی روش اول استفاده شد، با این تفاوت که به جای پودر نیکل از پودر اکسید نیکل استفاده شد. در همه ی روش ها، سرعت چرخش ابزار rpm 630، سرعت پیشروی ابزار mm/min 100 و زاویه ی ابزار نسبت به محور قائم 2 انخاب شد. نتایج xrd از سطح نمونه های fsp شده نشان داد که ذرات اکسید نیکل با زمینه ی آلومینیومی وارد واکنش شده و دو نوع تقویت کننده ی al3ni و al2o3 را در زمینه ای از آلومینیوم بوجود می آورد. بررسی های ریزساختاری در ناحیه ی اغتشاش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) انجام شد. به منظور بررسی خواص مکانیکی نمونه ها، از آزمون-های ریزسختی سنجی، کشش و سایش دما بالا استفاده شد. به علت شرایط t6 اولیه، ریزسختی و استحکام کششی نهایی نمونه های نانوکامپوزیتی نسبت به فلز پایه کاهش یافت. نتایج آزمون سایش دمای بالا حاکی از بهبود قابل ملاحظه ی نمونه های نانوکامپوزیتی نسبت به آلیاژ پایه و یا آلیاژ پایه ی fspشده بود. به منظور بررسی دقیق نتایج آزمون کشش و سایش، سطوح شکست وسطوح مورد سایش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد.