Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hossei Enayati,Fatallah Karimzadeh
محمدحسين عنايتي (استاد راهنما) فتح اله کريم زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Nosouhian
مجيد نصوحيان

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.
چکيده در اين پژوهش نانوکامپوزيت آلومينيوم 6061 با ذرات تقويت کننده از جنس ترکيبات بين‌فلزي آلومينيوم و تيتانيوم به کمک فرايند اصطکاکي - اغتشاشي (FSP) و به صورت درجا توليد و مشخصه‌يابي شد. به اين منظور پودر تيتانيوم به زمينه آلومينيوم 6061 به روش شياري اضافه شده و سپس فرايند اصطکاکي - اغتشاشي انجام گرفت. به منظور رفع معايب و محدوديت‌هاي ابزارهاي فرايند اصطکاکي - اغتشاشي مورد استفاده محققين، در اين پژوهش از يک ابزار دو تکه استفاده گرديد که قسمت پين آن در واقع يکي از انواع ابزارهاي استاندارد براده‌برداري بود. استفاده از اين ابزار نه تنها باعث افزايش طول عمر و کاهش هزينه توليد آن گرديد، بلکه امکان استفاده از طيف وسيعي از شکل‌ها و هندسه‌هاي مختلف ابزارهاي استاندارد موجود را فراهم مي‌آورد. فرايند اصطکاکي - اغتشاشي با سرعت خطي 20 ميلي‌متر بر دقيقه و سرعت چرخش 800 دور بر دقيقه انجام پذيرفت. به کمک چهار مقدار ذرات تقويت کننده (5%، 10%، 15% و 20%) و اعمال يک، سه و پنج پاس اعمال فرايند اصطکاکي - اغتشاشي، 12 نمونه تهيه شده و نمونه بهينه با توجه به ريزساختار و سختي تعيين گرديد. جهت تعيين فازهاي توليد شده در طي فرايند از پراش پرتو ايکس (XRD) و طيف سنج اشعه ايکس (EDS) استفاده شده و بررسي ريزساختارها به کمک متالوگرافي و ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) صورت پذيرفت. الگوي پراش پرتو ايکس نمونه‌ها نشان داد که ذرات تقويت کننده از جنس ترکيبات بين فلزي Al 3 Ti تشکيل شده‌اند. سختي نمونه‌هاي کامپوزيتي در قياس با حالت آنيل از افزايش سختي قابل توجهي برخوردار بود، اما در قياس با سختي آلياژ آلومينيوم 6061 عمليات‌حرارتي شده سختي پايين‌تري داشت. انجام عمليات‌حرارتي T6 بر روي نمونه‌هاي کامپوزيتي باعث افزايش سختي نمونه‌ها بيش از سختي نمونه‌هاي آلياژ آلومينيوم 6061 عمليات‌حرارتي شده گرديد. مقايسه رفتار سايشي کامپوزيت با ترکيب و پارامترهاي بهينه با نمونه‌هاي آلياژ آلومينيوم 6061 خام و فرايند اصطکاکي - اغتشاشي شده نشان داد نه تنها مقاومت سايشي بهبود چشمگيري داشته (کاهش جرم پس از طي 1100 متر مسير اصطکاک تا حد 60% کاهش يافته)، بلکه ضريب اصطکاک نيز به ميزان 2/0 کاهش يافته است. همچنين به کمک بررسي‌هاي ريزساختاري و رابطه ويليامسون - هال مشخص شد ذرات تقويت کننده از جنس Al 3 Ti در مقياس نانومتري در کامپوزيت‌ها تشکيل شده اند. کلمات کليدي: نانوکامپوزيت زمينه آلومينيومي، آلومينيوم 6061، فرايند اصطکاکي - اغتشاشي، ترکيبات بين‌فلزي آلومينيوم - تيتانيوم، خواص مکانيکي، خواص سايشي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی