بررسی پارامترهای موثر در تولید نانوکامپوزیت aa6061/al2o3 با فرایند اصطکاکی-اغتشاشی (fsp)

فرایند اصطکاکی- اغتشاشی روشی برای تغییر خواص یک فلز از طریق تغییر شکل پلاستیکی موضعی شدید است. این تغییر فرم با درگیرکردن پین فولادی در حال دوران ، با قطعه تحت عملیات و جابه جایی نسبت به آن صورت می گیرد. یکی از کاربردهای این فرایند نیز کامپوزیت سازی سطحی جهت بهبود خواص سطحی قطعات صنعتی ، نظیر سختی و مقاومت سایشی می باشد. هدف از این تحقیق ایجاد لایه نانو کامپوزیت سطحی aa6061/al2o3بر روی الیاژ الومینیوم 6t - 6061 با استفاده از فرایند اصطکاکی، اغتشاشی می باشد. بعلاوه اثر پارامترهای مهم مثل سرعت دورانی و سرعت پیشروی ابزار ، شکل پروفیل ابزار و نیز عمق نفوذ آن بر استحکام کششی ، مقاومت سایشی و ریزسختی کامپوزیت حاصل مورد بررسی قرارگرفته است. همچنین جهت افزایش دقت و کاهش هزینه ازمایشات تجربی ، از روش طراحی ازمایشات تاگوچی برای تعیین شرایط بهینه و حصول استحکام مناسب نمونه ها استفاده شده است. گفتنی است پین استفاده شده در انجام ازمایشات از جنس فولاد گرمکار h13 می باشد. نتایج تستهای کششی نشان دادند که استحکام لایه کامپوزیتی ایجاد شده حدود نصف آلومینیوم اولیه می باشد. بررسی پارامترها مشخص کرده است که افزایش سرعت دورانی و کاهش سرعت پیشروی ابزار اثر مثبتی بر میزان استحکام کششی لایه کامپوزیتی دارد. استفاده از پین رزوه دار در بهبود استحکام موثر بوده و افزایش عمق نفوذ ابزار نیز اثر جزیی مثبتی بر میزان استحکام کششی دارد. نتایج حاصل از ازمایشهای سختی سنجی نیز نشان دهنده افزایش یک و نیم برابری ریزسختی کامپوزیت سطحی نسبت به فلز پایه می باشد . افزایش سرعت پیشروی ابزار و کاهش سرعت دورانی باعث افزایش میزان ریز سختی کامپوزیت حاصل می شود. همچنین استفاده از پین مربعی در بهبود ریزسختی موثر است. در ادامه به منظور بررسی رفتار سایشی لایه کامپوزیت ایجادشده، ازمایشهای سایش انجام شد. اثر پارامترهای متغیر بر مقاومت سایشی لایه کامپوزیتی ، مشابه نتایج بدست امده برای سختی سنجی بوده و بررسی نرخ سایشی نمونه ها نشان دهنده افزایش حدود دو برابری مقاومت سایشی با انتخاب بهینه پارامترها می باشد. مکانیزم سایش نیز با بررسی گرافهای ضریب اصطکاک و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تهیه شده از سطوح سایش مورد بررسی قرار گرفت. مکانیزم سایشی الومینیوم اولیه و نمونه کامپوزیتی ترکیبی از سایش چسبان و خراشان است، اما مکانیزم سایشی غالبتر در نمونه الومینیومی اولیه چسبان و درنمونه کامپوزیتی بدلیل ضریب اصطکاک پایین تر از نوع خراشان می باشد.