بررسی تجربی و عددی سایش در ماده نانوساختار nial

پدیده سایش به عنوان یکی از مکانیزم های مخرب در کارکرد بسیاری از سیستم های صنعتی اختلال ایجاد می کند و باعث محدود شدن عمر سازه می شود. در مواد نانوساختار به علت بالا بودن نسبت سطح به حجم و اثر زیاد پارامترهایی مثل اندازه دانه، مرز دانه، نابه جایی ها و ... سایش و خسارت ناشی از آن از اهمیت بیشتری برخوردار است. ترکیبات بین فلزی نیکل- آلومینیم (ni-al)به دلیل خواص منحصر به فرد خود، در سال های اخیر مورد توجه مهندسین و طراحان صنعتی قرارگرفته اند. از کاربرد مهم این ترکیبات می توان به استفاده از آنها برای پوشش دادن قطعات و اجزای ماشین آلات برای افزایش مقاومت سایشی، خوردگی و اکسیداسیون اشاره کرد. این پوشش ها در کنار خواص منحصر به فرد خود، در دماهای پایین ترد و شکننده هستند. در این راستا سعی بر آن بوده که با ریز کردن اندازه دانه ها تا حد نانومتری، انعطاف پذیری این آلیاژها بهبود بخشیده شود. چنانچه این پوشش ها نانوساختار باشند، می توان انتظار داشت که خواص مکانیکی آنها به طور قابل ملاحظه ای افزایش یابد که سبب بهبود کارایی، کاهش وزن و افزایش عمر قطعات می شود. در پژوهش حاضر، ابتدا پودر نانو ساختار nial با استفاده از روش آسیاب کاری مکانیکی تولید، مورد بررسی و مشخصه یابی قرار گرفت. سپس پودر نانو ساختار تولیدی بر روی زیر لایه فولادی با روش پاشش حرارتی سوخت اکسیژن با سرعت بالا پاشیده شد. در ادامه هم راستا با هدف پروژه، آزمون های نانوفروبرش و سایش بر روی پوشش حاصل صورت گرفت. با استفاده از نتایج آزمون ها می توان به میزان سختی، ضریب الاستیک، عمق سایش و ضریب اصطکاک ماده دست پیداکرد. گرچه آزمون های آزمایشگاهی به نحو مطلوبی می تواند برای بررسی پدیده سایش و تعیین مکانیزم آن بر روی پوشش نانو ساختار مورد نظر به کار رود، اما از آنجایی که ساخت قطعه کاری با هندسه اصلی و انجام آزمایش تحت بارگذاری واقعی کاری زمان بر و گران است، بین آنچه در واقعیت رخ می دهد و آنچه در آزمایشگاه بررسی می شود، اختلاف زیادی وجود دارد. به همین منظور، استفاده از روش های محاسباتی و مدل سازی برای محاسبه سایش نانوساختارها می تواند بسیار موثر باشد. در این پژوهش برای دست یابی به ابزار مدل سازی در کنار روش های آزمایشگاهی، به شبیه سازی آزمون سایش در پوشش نانوساختار تولیدی با دو روش مدل سازی گام به گام عمومی سایش و روش اجزای محدود به همراه پردازشگر سایش در نرم افزار abaqus پرداخته شده است. در روش مدل سازی عمومی سایش از فشار میانگین در هر مرحله استفاده شده است که روشی تقریبی بوده و در مورد ماده نانوساختار با ضریب سایش اندک اعتبار مناسبی دارد. شبیه سازی به همراه پردازشگر سایش به دو صورت دو بعدی و سه بعدی صورت گرفته است. این روش دقت مناسبی در شبیه سازی از خود نشان می دهد. مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که شبیه سازی می تواند ابزاری مناسب برای بررسی میزان عمق سایش ماده نانوساختار در اختیار ما قرار دهد.