Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hassan Abbasi,Fatallah Karimzadeh
محمدحسن عباسی (استاد راهنما) فتح اله کریم زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fereshte Adel Mehraban
فرشته عادل مهربان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Development of surface nanocomposite in Al-Ni-O ternary system on Al6061 alloy surface by friction stir processing and evaluation of its properties
: In this research two aluminum matrix surface nanocomposites were produced on the surface of Al6061-T6 plate via friction stir processing and their characterizations were investigated. One of them included Al 3 Ni intermetallic compound as reinforcement phase and the other included Al 3 Ni and Al 2 O 3 . To produce Al/Al 3 Ni anocomposite two routes were developed. In the first one, a groove with 2 mm depth was filled by Ni powder. In order to prevent the Ni from being displaced out of the groove, surface repair was accomplished with a modified FSP tool that only had a shoulder and no pin. Then FSP carried out on the surface of sample. In the second route Ni powder was flame sprayed on the surface of Al6061 alloy and then friction stir processing carried out on the surface of the sample. X-ray diffraction pattern showed that Ni powder reacted with aluminum substrate and produced Al 3 Ni as reinforcement phase in both samples. Reaction between aluminum and Ni occurred in the first FSP pass, but it was continued up to 5 passes for more reaction and higher hardness. In all experiments, tool rotation rate, traverse speed and tilt of the spindle towards trailing direction were kept constant as 630 rpm, 100 mm/min and 2 0 , respectively. Microhardness measurements showed the same results for both methods. So, to produce Al/Al 3 Ni-Al 2 O 3 , the first technique was employed but NiO powder was used instead of Ni powder. XRD results showed that NiO powder reacted with aluminum substrate and Al 3 Ni and Al 2 O 3 were produced as reinforcements. Microstractural examination was done using both scanning and transmission electron microscopies. Mechanical properties of samples were characterized by microhardness, tension and hot wear tests. Because of T6 condition of Al6061 samples, microhardness and ultimate tension strength of nanocomposite samples decreased, but hot wear test results indicated improvement of wear behavior of both nanocomposites at 400 0 C. Scanning electron microscopy was used for more accurate examination of fracture and wear surfaces. Keywords : Aluminum matrix nanocomposite, Friction stir processing, Al-Ni intermetallic compounds, Hardness, Wear.
در پژوهش حاضر با استفاده از فرایند اصطکاکی- اغتشاشی (FSP) دو نوع کامپوزیت سطحی Al/Al 3 Ni و Al/Al 3 Ni-Al 2 O 3 به صورت درجا بر سطح آلیاژ Al6061 ایجاد و خواص مکانیکی، رفتار تربیولوژیکی و نیز تغییرات ساختاری آن بررسی شد. به منظور ایجاد کامپوزیت سطحی Al/Al 3 Ni از دو روش متفاوت استفاده شد. درروش اول شیاری به عمق mm 2 ایجاد و با پودر نیکل پر شد و پس از بستن شیار توسط فرایند اصطکاکی- اغتشاشی با ابزار بدون پین، نمونه تحت FSP قرار گرفت. در روش دوم، پودر نیکل بر سطح آلیاژ Al6061 پاشش شعله ای شد و سپس فرایند اصطکاکی- اغتشاشی بر سطح نمونه انجام شد. نتایج تفرق اشعه ی ایکس (XRD) در هر دو نمونه نشان داد که نیکل با آلومینیوم واکنش کرده و ذرات Al 3 Ni را به عنوان تقویت کننده در زمینه ای از آلومینیوم تشکیل می‌دهد. با این که واکنش میان آلومینیوم و نیکل از همان پاس اول انجام شد ولی به منظور انجام بیشتر واکنش و نیز دسترسی به سختی بالاتر، فرایند اصطکاکی- اغتشاشی تا پنج پاس انجام شد. اندازه گیری ریز سختی ناحیه ی اغتشاش نیز در هر دو روش نتایج مشابهی را در بر داشت. به همین دلیل، به منظور تهیه ی نانوکامپوزیت سطحی Al/Al 3 Ni-Al 2 O 3 تنها از روش ایجاد شیار، یعنی روش اول استفاده شد، با این تفاوت که به جای پودر نیکل از پودر اکسید نیکل استفاده شد. در همه‌ی روش ها، سرعت چرخش ابزار rpm 630، سرعت پیشروی ابزار mm/min 100 و زاویه ی ابزار نسبت به محور قائم 0 2 انخاب شد. نتایج XRD از سطح نمونه های FSP شده نشان داد که ذرات اکسید نیکل با زمینه ی آلومینیومی وارد واکنش شده و دو نوع تقویت کننده ی Al 3 Ni و Al 2 O 3 را در زمینه ای از آلومینیوم بوجود می‌آورد. بررسی های ریزساختاری در ناحیه ی اغتشاش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) انجام شد. به منظور بررسی خواص مکانیکی نمونه ها، از آزمون های ریزسختی سنجی، کشش و سایش دما بالا استفاده شد. به علت شرایط T6 اولیه، ریزسختی و استحکام کششی نهایی نمونه های نانوکامپوزیتی نسبت به فلز پایه کاهش یافت. نتایج آزمون سایش دمای بالا حاکی از بهبود قابل ملاحظه ی نمونه های نانوکامپوزیتی نسبت به آلیاژ پایه و یا آلیاژ پایه ی FSPشده بود. به منظور بررسی دقیق نتایج آزمون کشش و سایش، سطوح شکست وسطوح مورد سایش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. کلمات کلیدی: نانوکامپوزیت زمینه آلومینیومی، فرایند اصطکاکی- اغتشاشی، ترکیبات بین فلزی Al-Ni، سختی، سایش.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی