Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Edris,Morteza Shamanian esfahani
حسين ادريس (استاد راهنما) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ebrahim Bahrami
ابراهيم بهرامي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
In this study, the aluminum-nickel surface composite was produced on the surface of AA2024-O using friction stir process (FSP). To produce the surface composite, two kinds of powders were used: the pure nickel powder and the activated mixed aluminum - nickel powder with atomic ratio of 1:1 which had been ball milled for 5 hours with rotational speed of 360 rpm. To apply the powder to the surface, some holes with the diameter of 3 mm and the depth of 2 mm were created on the middle of the sample; the distance between the centers of the holes was 4 mm. Then, the powder was poured into the holes and the holes were closed by using the tool without pin. Next, a tool was used to perform the proce the shoulder diameter of this tool was 18 mm and the diameter and the height of its thread pin was 5 mm and 2.5 mm, respectively. The process was done with the rotational speed of 1250 rpm and the travel speed of 62, 44, 32, and 24 mm/min in four sequential passes; the angle between the tool and the surface of the sample was 3 degrees. The stir zone temperature was measured with the thermocouple Type k. The phase changes and the produced intermetallic compounds were studied by using the X-ray diffraction (XRD) analysis. To show how the particles are distributed, the optical microscope and the scanning electron microscope (SEM) were used. The microstructure of the surface composite was studied by the optical microscopy. The hardness of the surface composite was measured using a micro-Vickers hardness tester. The resistance wear and the tribological behavior of the samples were examined by the reciprocating wear tester. The worn surfaces and the worn debris were collected and evaluated using the SEM. The maximum temperature in the first pass for the maximum and the minimum travel speed was obtained 335 and 455 degrees Celsius, respectively. The maximum and the interpass temperature increased in next passes. The grain size in the stir zone decreased because of performing FSP. The minimum grain size was achieved after processing with the maximum travel speed and the amount of decrease with respect to the base metal was about 80%. The results of XRD shows that in the composite produced with the pure nickel powder, Al 3 Ni and in the one produced with the activated powder, Al 3 Ni and Al 3 Ni 2 exist. After performing FSP, the measured hardness value of all samples was 2.2 to 2.7 times of the base metal. Also, the wear resistance of them had improved compare to the base metal. The best value of wear resistance obtained for those two samples which had been processed using activated powder with travel speed of 32 and 44 mm/min (compare to AA2024-T351 and the other processed samples). The dominant wear mechanism in the base metal was adhesive wear which was changed to delamination wear after processing. At the beginning of performing wear test for the produced composites, the mechanism of the material removal of composites surface was adhesive wear and then it changed to delamination wear. Key words: Friction stir proce Al-Ni composite; Tribology; Intermetallic compounds
چکيده در اين پژوهش کامپوزيت سطحي آلومينيوم ـ نيکل بر سطح آلياژ آلومنيوم 2024-O با استفاده از فرايند اصطکاکي اغتشاشي توليد شد. براي ساخت کامپوزيت سطحي دو نوع پودر نيکل خالص و پودر فعال شده آلومينيوم ـ نيکل، با نسبت اتمي برابر که به مدت 5 ساعت با سرعت چرخش 360 دور بر دقيقه آسياب شده بودند مورد استفاده قرار گرفتند. براي اعمال پودر از حفراتي به قطر 3 ميلي‌متر و عمق 2 ميلي‌متر در وسط نمونه و به فاصله مرکز به مرکز 4 ميلي‌متر استفاده شد و با ابزار بدون پين حفرات پوشانده شد. در ادامه ابزاري با قطر شانه 18 ميلي‌متر و پيني شيار دار با قطر 5 ميلي‌متر و ارتفاع 5/2 ميلي‌متر مورد استفاده قرار گرفت. فرايند با سرعت چرخشي 1250 دور بر دقيقه، زاويه ابزار با نمونه 3 درجه و در چهار پاس متوالي و در سرعت‌هاي خطي 62، 44، 32 و 24 ميلي‌متر بر دقيقه انجام شد. براي اندازه‌گيري دماي ناحيه اغتشاشي حين فرايند از ترموکوپل نوع k استفاده شد. به منظور بررسي تغييرات فازي و ايجاد ترکيبات بين‌فلزي از آناليز پراش پرتو ايکس و براي نشان دادن چگونگي توزيع ذرات و ريز ساختار از ميکروسکوپ نوري و الکتروني روبشي استفاده شد. براي حکاکي نمونه‌هاي فرايند شده و فلز پايه از محلول کلر استفاده شد. براي سنجش ميزان سختي از دستگاه ريزسختي‌سنج ويکرز استفاده شد. ارزيابي مقاومت به سايش و رفتار تريبولوژيکي نمونه‌ها با آزمون سايش رفت و برگشتي انجام گرفت. سطوح سايش به همراه ذرات ناشي از سايش براي بررسي مکانيزم سايش جمع‌آوري و توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. بيشينه دما در پاس اول براي نمونه فرايند شده با کمترين سرعت خطي 454 سلسيوس و براي نمونه فرايند شده با بيشترين سرعت خطي 335 سلسيوس به دست آمد. بيشينه دما و دماي بين پاسي در پاس‌هاي بعدي افزايش يافت. انجام فرايند اصطکاکي اغتشاشي باعث کاهش اندازه دانه در ناحيه اغتشاشي شد. کمترين اندازه دانه مربوط به بيشترين سرعت خطي بودکه حدود 80 درصدکاهش يافت. نتايج حاصل از آزمون پراش پرتو ايکس، توليد ترکيب فلزي Al 3 Ni در کامپوزيت ساخته شده با پودر نيکل و توليد ترکيبات بين فلزي Al 3 Ni 2 و Al 3 Ni در کامپوزيت توليد شده با پودر فعال شده را نشان مي‌دهد. ميزان سختي در تمام نمونه‌ها نسبت به فلز پايه از 2/2 تا 7/2 برابر افزايش يافته است. مقاومت به سايش تمام نمونه‌ها نيز نسبت به فلز پايه بهبود يافته است. بهترين مقاومت به سايش مربوط به دو نمونه فرايند شده با پودر فعال شده در سرعت خطي 44 و 32 ميلي‌متر بر دقيقه است که مقاومت به سايش بهتر از تمام نمونه‌ها و نمونه 2024-T351 را از خود نشان دادند. مکانيزم غالب سايش در فلز پايه سايش چسبان بود که با اعمال فرايند به سايش ورقه‌اي تغيير کرده بود. جدا شدن مواد از سطح کامپوزيت‌هاي توليد شده در آغاز آزمون تحت مکانيزم سايش چسبان بوده و در ادامه مکانيزم غالب سايش ورقه‌اي است. کلمات کليدي فرايند اصطکاکي اغتشاشي، کامپوزيت آلومينيوم- نيکل، تريبولوژي، ترکيبات بين‌فلزي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی