Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Hamidreza Salimi jazi
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) حمیدرضا سلیمی جزی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed mohammad Mirhoseini
سیدمحمد میرحسینی خوراسگانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Microstructure modification of Al2024 and fabrication of surface composites of Al2024/SiC and Al2024/SiC/MoS2 via friction stir processing and investigation of its microstructure and tribological behavior
In the present study,friction stir processing was used to modify 2024 Aluminium alloy microstructure and fabricate Al/SiC surface composites and Al/SiC/MoS 2 hybrid composite surface. For this purpose, tool traverse speed of 20 mm/min and tool rotational speeds of 1000, 1250, 1600 and 2000 rpm with 3° tool tilt angle were applied. In modified aluminium samples via FSP, substantial reduction of grain size from 50?m to 4 ?m in the stir zone were observed. In addition, erosion evaluation indicated the improvement of tribology properties in friction stir processed samples, although precipitates coarsening/ solutioning caused hardness decrease of stir zone. Tribology properties were more pronounced in lower tool rotational speeds which can be due to grain size reduction leading to higher hardness and slight coarsening and solutioning of precipitates. The effect of the direction of tool rotation changes on the distribution of reinforcement particles in each pass was evaluated. It was found that the direction of tool rotation change can result in more uniform distribution of reinforcement particles in each pass. Therefore, all the experiments were carried out in 4 passes with a change in the direction of tool rotation per pass. The highest tool rotational speed of 2000 rpm led to the greatest erosion properties in single component and hybrid composites. Lower hardness of these samples can be related to more coarsening and solutioning of precipitates due to high too rotational speed. However, improved erosion properties is attributed to more uniform distributed and finer particles. In similar tool rotational speed, despite higher hardness of single component composites with respect to hybrid composites, they demonstrated better tribology characteristics than Al/SiC surface composites owing to the presence of MoS 2 reinforcement particles, ductile and lamellar structure and acting as a solid lubricant and formation of a stable complex mechanical layer on the surface of hybrid composites. The investigation on erosive particles revealed that the dominant erosion mechanism in the modified and composites samples are adhesive and abrasive erosion of different severity, respectively. Key words : Friction stir processing, Tribological behavior , Hybrid composite, Mechanically mixed layer
در این پژوهش با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی به اصلاح ریز ساختار آلیاژ آلومینیوم 2024 و همچنین توسعه ی کامپوزیت سطحی Al/SiC و کامپوزیت سطحی هیبریدی Al/SiC /MoS 2 پرداخته شده است. بدین منظور فرایند اصطکاکی اغتشاشی برای تولید نمونه های اصلاح شده و توسعه ی کامپوزیت های سطحی تک جزئی و هیبریدی در سرعت عبوری ثابت mm/min20 و سرعت های چرخش 1000، 1250، 1600 و rpm2000 و زاویه انحراف 3 درجه انجام شد. در مورد نمونه های آلومینیوم اصلاح شده با استفاده از فرایند، بررسی های ریز ساختاری نشان داد که انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی باعث کاهش قابل ملاحظه ای در اندازه دانه ی منطقه اغتشاشی می شود و اندازه دانه از حدود µm50 مربوط به فلز پایه به حدود µm4 در منطقه اغتشاشی کاهش می یابد. همچنین ارزیابی رفتار سایشی بهبود خواص تریبولوژیکی در نمونه های فرایند شده نسبت به فلز پایه را نشان داد که دلیل آن همان اصلاح ساختار در نتیجه ی فرایند اصطکاکی اغتشاشی می باشد، با وجود این که سختی منطقه ی اغتشاشی به دلیل حل شدن یا درشت شدن رسوبات در این نمونه ها کاهش می یابد. رفتار تریبولوژیکی در نمونه های اصلاح شده با کاهش سرعت چرخش موثرتر شد که دلیل آن افزایش سختی به دلیل ریز شدن بیش تر ساختاردر سرعت های چرخش پایین تر و حل شدن و درشت شدن کمتر رسوبات می باشد. در ادامه تاثیر تغییر جهت چرخش ابزار پس از هر پاس بر روی توزیع ذرات تقویت کننده ی کامپوزیت ها بررسی شد و نتایج نشان داد که تغییر جهت چرخش پس از هر پاس توزیع یکنواخت تری از ذرات توزیع کننده را ایجاد می کند، بنابراین تمامی آزمایش ها در 4 پاس و با تغییر جهت چرخش در هر پاس انجام شدند. بهترین رفتار سایشی در بین کامپوزیت های تک جزئی و هیبریدی مربوط به بالاترین سرعت چرخش یعنی rpm2000 بود با وجود اینکه سختی این نمونه ها به دلیل حل شدن یا درشت شدن بیشتر رسوبات به دلیل سرعت چرخشی بالاتر کمتر می شود ولی توزیع یکنواخت تر و ریزتر ذرات تقویت کننده دلیل بهبود رفتار تریبولوژیکی سطح این کامپوزیت ها در سرعت های چرخش بالاتر می باشد. در شرایط یکسان سرعت چرخش، رفتار تریبولوژیکی کامپوزیت های هیبریدی به دلیل وجود ذرات تقویت کننده MoS 2 ، ساختار لایه ای و نرم آن ها، عمل کردن به عنوان روان کار جامد و تشکیل لایه ی مکانیکی مختلط پایدار بر سطح کامپوزیت های هیبریدی، نسبت به کامپوزیت های سطحی Al/SiC موثر تر می باشد، با وجود اینکه سختی نمونه های کامپوزیتی تک جزئی به مراتب بالاتر از سختی کامپوزیت های هیبریدی می باشد. بررسی سطوح و ذرات سایشی نشان داد که مکانیزم غالب سایش در مورد فلز پایه و نمونه اصلاح شده سایش از نوع چسبان و در مورد نمونه های کامپوزیتی سایش از نوع خراشان با شدت های متفاوت بوده است. کلمات کلیدی فرایند اصطکاکی اغتشاشی،رفتار تریبولوژیکی، کامپوزیت هیبریدی، لایه مکانیکی مختلط

ارتقاء امنیت وب با وف بومی