Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Mehdi Salehi,Mohammad Hossei Enayati
فتح اله کریم زاده (استاد راهنما) مهدی صالحی (استاد مشاور) محمدحسین عنایتی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahshid Taheri esnaashari
مهشید طاهری اثنی عشری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Mechanochemical Development of Al6061 – TiB2 Nanocomposite and Evaluation of It 's Tribological Properties
The aim of the present investigation was to develop Al6061/TiB 2 nanocomposites via mechanical route in order to improve the mechanical properties in particular wear behavior of Al6061 alloy. For this purpose, the mechanical and tribological properties of bulk Al6061/TiB 2 nanocomposites, produced by mechanical alloying and hot pressing, were investigated. The TiB 2 nanoparticles, synthesized by 20 hr milling of Ti-B powders were added to the elemental powder mixture of the Al6061 matrix to produce Al6061-20 wt.% TiB 2 nanocomposite. also a double step milling process was used in order to synthesize the Al6061-20wt.% TiB 2 nanocomposite via in-situ route. At the first step, Al-90wt.%(Ti, B) was milled for 20 hr to form TiB 2 reinforcements in the aluminum matrix. A stoichiometric mixture of Al, Mg and Si powder was then added to this powder and the A6061-20 wt.% TiB2 nanocomposite was synthesized by further mechanical alloying for a 10 hr. In order to study the structural and morphological as well as hardness changes of the powder products, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM) and Vickers microhardness test were used. Bulk nanostructured samples were then synthesized through hot pressing of the milled powders and the mechanical and tribological properties of consolidated samples were investigated. Hardness of the bulk nanostructured Al6061 alloy was about 125(HV.), which is much higher than that of commercial Al6061 alloy (65 HV.). Hardness of the ex-situ and in-situ nanocomposites was measured to be about 160 and 200 (HV.) respectively. Improvement of the tribological properties of Al6061 matrix (decrease in wear rate and friction coefficient) was attributed to the nanosize structured along with the presence of nanosized reinforcements. Reinforcements introduced via in situ route had more effect on the reduction of wear rate in comparison with that produced via ex-situ routes. Wear mechanisms of the samples were investigated by SEM and EDS analysis of the wear products and surfaces. In general bulk nanocrystalline and nanocomposite Al6061 samples exhibited improved wear resistance and lower adhesive wear rate. Keywords: Al6061 alloy, TiB 2 reinforcement, nanocomposite, mechanochemical, in-situ reaction, tribology
هدف از این پژوهش توسعه‌ی مکانوشیمیایی نانوکامپوزیت‌های Al6061/TiB 2 به منظور بهبود خواص مکانیکی و رفتار تریبولوژیکی آلیاژ Al6061 است. در این راستا نانوکامپوزیت Al6061-TiB 2 با روش آسیاب‌کاری مکانیکی و پرس گرم ساخته شد و رفتار مکانیکی و تریبولوژیکی آن بررسی شد. بدین منظور دو روش بصورت درجا و غیردرجا برای تولید پودر نانوکامپوزیت در نظر گرفته شد. جهت ساخت نانوکامپوزیت به روش غیردرجا ابتدا ذرات تقویت‌کننده بوراید تیتانیم پس از 20 ساعت آسیاب‌کاری مکانیکی تشکیل شد سپس با عناصر آلیاژ زمینه مخلوط و پس از 10 ساعت آسیاب‌کاری نانوکامپوزیت غیردرجا Al6061- 20 wt.% TiB 2 ایجاد شد. نانوکامپوزیت درجا Al6061- 20 wt.% TiB 2 پس از دو مرحله آسیاب‌کاری ایجاد شد. در مرحله اول جهت تشکیل ذرات تقویت‌کننده در زمینه مخلوط پودر Al- 90 wt.% (Ti,B) به مدت 20 ساعت آسیاب‌کاری شد و در ادامه به مقدار استوکیومتری عناصر Al و Mg و i به مجموعه اضافه شد و نانوکامپوزیت پس از مجموعا 30 ساعت آسیاب‌کاری مکانیکی ساخته شد. تغییرات مورفولوژیکی، تغییرات فازی و سختی ذرات پودرهای فوق در حین آسیاب‌کاری مکانیکی با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و ریزسختی بررسی شد. در ادامه با استفاده از پرس گرم از پودرهای فوق نمونه‌های بالک تهیه شد. پس از تهیه نمونه‌های بالک خواص مکانیکی و تریبولوژیکی قطعات بررسی و مقایسه گردید. سختی نمونه بالک آلیاژ Al6061 نانوساختار 125 ویکرز اندازه‌گیری شد در حالی که سختی آلیاژ Al6061(T6) تجاری 65 ویکرز بود. سختی نانوکامپوزیت‌های غیردرجا و درجا به ترتیب 160 ویکرز و 200 ویکرز اندازه‌گیری شد. افزودن ذرات تقویت‌کننده خواص زمینه نانوساختار را بهبود بخشیده و تاثیر ذرات تقویت‌کننده درجا بیشتر از ذرات غیردرجا است. همچنین نتایج آزمون سایش بخوبی تاثیر ایجاد ساختار نانومتری زمینه و ذرات تقویت‌کننده بر رفتار تریبولوژیکی آلومینیم (کاهش نرخ سایش و ضریب اصطکاک) را نشان می‌دهد. ذرات تقویت‌کننده درجا تاثیر چشمگیری بر کاهش نرخ سایش داشت. مکانیزم‌های حاکم بر سایش با استفاده از مشاهدات میکروسکوپ الکترون روبشی و طیف‌سنجی توزیع انرژی (EDS) سطوح و محصولات سایش بررسی شد. به طور کلی ایجاد قطعه‌ی نانوکریستال و نانوکامپوزیت آلومینیم 6061 باعث بهبود مقاومت سایشی شده و نرخ سایش چسبان آلومینیم را کاهش می‌دهد. کلمات کلیدی : آلیاژAl6061، تقویت‌کننده TiB 2 ، نانوکامپوزیت،مکانوشیمیایی، واکنش درجا، تریبولوژی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی