Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hossei Enayati,Fatallah Karimzadeh
محمدحسین عنایتی (استاد راهنما) فتح اله کریم زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Nosouhian
مجید نصوحیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Development and characterization of nanostructured coating containing Ti-Al intermetallic compositions on Al6061 alloy using friction stir processing
In situ Al6061 - titanium aluminides composites were obtained by using friction stir processing (FSP) on a Al6061 sheet and Ti pwder system. The FSP tool used in this study was fabricated using a H13 steel shoulder and a HSS TiN coated end mill tool. Due to other researches, FSP parameters were choose 20 mm/min (linear velocity), 8 rpm (rotational velocity) and 3 degree (tool angle). By 4 reinforcement contents (5%, 10%, 15% and 20%) and 1pass, 3pass and 5pass FSP, 12 sample fabricated and characterized. XRD results showed the titanium aluminides that produced during FSP was TiAl 3 . XRD patterns although showed some not reactioned primary Ti powder particles was remained in composites. Using Williamson-Hall equation mentioned that reinforcement particles were sized about 87 nanometers. Drawing micro-hardness curves and metallographic studies determined the best properties was achieved in 20% reinforcement content and 3pass FSP. Wear test results showed about 60% reduction in weightloss between composite and Al6061-T6 samples. Composite specimen achieved less strength and elongation due to Mg 2 Si solution and brittleness of reinforcement particles, respectively. Keywords : Aluminum matrix composite, Al6061, Friction stir processing, titanium aluminides, mechanical properties, wear behavior.
در این پژوهش نانوکامپوزیت آلومینیوم 6061 با ذرات تقویت کننده از جنس ترکیبات بین‌فلزی آلومینیوم و تیتانیوم به کمک فرایند اصطکاکی - اغتشاشی (FSP) و به صورت درجا تولید و مشخصه‌یابی شد. به این منظور پودر تیتانیوم به زمینه آلومینیوم 6061 به روش شیاری اضافه شده و سپس فرایند اصطکاکی - اغتشاشی انجام گرفت. به منظور رفع معایب و محدودیت‌های ابزارهای فرایند اصطکاکی - اغتشاشی مورد استفاده محققین، در این پژوهش از یک ابزار دو تکه استفاده گردید که قسمت پین آن در واقع یکی از انواع ابزارهای استاندارد براده‌برداری بود. استفاده از این ابزار نه تنها باعث افزایش طول عمر و کاهش هزینه تولید آن گردید، بلکه امکان استفاده از طیف وسیعی از شکل‌ها و هندسه‌های مختلف ابزارهای استاندارد موجود را فراهم می‌آورد. فرایند اصطکاکی - اغتشاشی با سرعت خطی 20 میلی‌متر بر دقیقه و سرعت چرخش 800 دور بر دقیقه انجام پذیرفت. به کمک چهار مقدار ذرات تقویت کننده (5%، 10%، 15% و 20%) و اعمال یک، سه و پنج پاس اعمال فرایند اصطکاکی - اغتشاشی، 12 نمونه تهیه شده و نمونه بهینه با توجه به ریزساختار و سختی تعیین گردید. جهت تعیین فازهای تولید شده در طی فرایند از پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنج اشعه ایکس (EDS) استفاده شده و بررسی ریزساختارها به کمک متالوگرافی و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) صورت پذیرفت. الگوی پراش پرتو ایکس نمونه‌ها نشان داد که ذرات تقویت کننده از جنس ترکیبات بین فلزی Al 3 Ti تشکیل شده‌اند. سختی نمونه‌های کامپوزیتی در قیاس با حالت آنیل از افزایش سختی قابل توجهی برخوردار بود، اما در قیاس با سختی آلیاژ آلومینیوم 6061 عملیات‌حرارتی شده سختی پایین‌تری داشت. انجام عملیات‌حرارتی T6 بر روی نمونه‌های کامپوزیتی باعث افزایش سختی نمونه‌ها بیش از سختی نمونه‌های آلیاژ آلومینیوم 6061 عملیات‌حرارتی شده گردید. مقایسه رفتار سایشی کامپوزیت با ترکیب و پارامترهای بهینه با نمونه‌های آلیاژ آلومینیوم 6061 خام و فرایند اصطکاکی - اغتشاشی شده نشان داد نه تنها مقاومت سایشی بهبود چشمگیری داشته (کاهش جرم پس از طی 1100 متر مسیر اصطکاک تا حد 60% کاهش یافته)، بلکه ضریب اصطکاک نیز به میزان 2/0 کاهش یافته است. همچنین به کمک بررسی‌های ریزساختاری و رابطه ویلیامسون - هال مشخص شد ذرات تقویت کننده از جنس Al 3 Ti در مقیاس نانومتری در کامپوزیت‌ها تشکیل شده اند. کلمات کلیدی: نانوکامپوزیت زمینه آلومینیومی، آلومینیوم 6061، فرایند اصطکاکی - اغتشاشی، ترکیبات بین‌فلزی آلومینیوم - تیتانیوم، خواص مکانیکی، خواص سایشی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی