Skip to main content
SUPERVISOR
Fakhreddin Ashrafizadeh,Morteza Shamanian esfahani
سیدفخرالدین اشرفی زاده (استاد راهنما) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Behzad Sadeghi
بهزاد صادقی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Friction stir welding of Al-Al2O3 nanocomposite with bimodal sized reinforcing Al2O3 particle
Spark plasma sintering ( SPS ) is a sintering technique utilizing uniaxial force and a pulsed direct current to perform metallic or ceramic particles consolidation in very short times. The high heating and cooling rates allow to prevent excessive grain growth favoring densification. Spark Plasma Sintering has been recognized, in the recent past, as a very useful method to produce metal matrix composites with enhanced mechanical and wear properties. Obviously, the materials final properties are strongly related to the reinforcement types and percentages as well as to the processing parameters employed during synthesis. The present paper analyses the effect of microscopic and nanometric alumina particles, blended to pure aluminum in different combinations, on the final properties of metal matrix composites produced via . The ed composites were friction stir processed (FSWed), the processing forces and the heat input in the materials were analyzed. The microstructural and mechanical behavior of the processed materials is shown to be strongly dependent on the starting materials properties and on the employed processing parameters during FSW.
هدف از انجام این پژوهش، مطالعه و بررسی نقش دوگانه از تقویت­کننده­های آلومینا در ناحیه اغتشاش جوشکاری و همچنین به دست آوردن پنجره­کاری مجاز برای جوشکاری این نوع نانوکامپوزیت­ها بوده است. در این پژوهش، اثر توزیع دوگانه از تقویت­کننده آلومینا بر اندازه دانه آلومینیوم چه در نانوکامپوزیت­ ساخته شده و چه در ناحیه اغتشاش جوشکاری شده و همچنین سختی این نواحی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، از تف جوشی پلاسمای قوس الکتریکی() در دمای تف جوشی 550 و فشار MPa 50 به منظور تف­جوشی مخلوط­های پودری استفاده شد. در همین راستا، از نسبت­های وزنی مختلف 2:8، 4:6، 5:5، 6:4، 2:0،0:10 از نانو به میکروذرات آلومینا به منظور ساخت نانوکامپوزیت­ها ی Al-Al 2 O 3 استفاد شد. در ادامه نانو کامپوزیت­های ساخته شده به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی(FSW) در سرعت­های مختلف خطی(V) و دورانی (W) ابزار جوشکاری شدند. در هر مرحله از ساخت و جوشکاری این نانوکامپوزیت­ها به منظور مطالعات ریزساختاری و همچنین بررسی نحوه توزیع تقویت­کننده­ها در زمینه آلومینیوم از میکروسکوپ نوری(OM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) و همچنین پراش پرتو اشعه ایکس(XRD) استفاده شد. علاوه بر این به منظور مطالعه و تعیین بافت ناحیه اغتشاش در نانوکامپوزیت­های مورد مطالعه، از تصاویر پراش الکترون­های برگشتی (EBSD) کمک گرفته شد. مشخص شد که پنجره کاری برای جوشکاری FSW نانوکامپوزیت ­ ­های ساخته شده به روش متالوژی پودر و با توزیع اندازه دوگانه از تقویت­کننده­ی آلومینا محدود و در نسبت­های خاصی از W/V امکان پذیر است. علاوه بر این، نتایج نشان داد که امکان جوشکاری این نانوکامپوزیت­ها در محدوده حرارت ورودی کمتر از J/mm 2800 و بیشتر از J/mm 5700 میسر نمی­باشد. همچنین مشخص شد که نیروی عمودی اولیه لازم ( ) جهت جوشکاری این نوع نانوکامپوزیت­ها ارتباط مستقیمی با سختی نانوکامپوزیت دارد؛ به طوریکه این نیرو برای نانوکامپوزیت Al-46Al 2 O 3 حداکثر مقدار، kN47، می­باشد. بررسی­های میکروساختاری نشان داد که هر سه پدیده­ی تبلورمجدد دینامیکی پیوسته(CDRX)، ناپیوسته(DDRX) و همچنین هندسی(GDRX) مسؤل تحولات ریزساختاری و فرایند اصلاح دانه در ناحیه اغتشاش نانوکامپوزیت­ها می­باشند. نتایج نشان داد که فرایند اصلاح دانه آلومینیوم در ناحیه اغتشاش جوشکاری شده از نانوکامپوزیت ارتباط مستقیمی با نسبت نانو به میکروذرات آلومینا دارد؛ به طوریکه در نسبت 4:6 از نانو به میکروذرات آلومینا این اصلاح دانه آلومینیوم موثرتر بوده است. ضمن اینکه باید متذکر شد که با افزایش نسبت W/V که منجر به افزایش حرارت ورودی در طی جوشکاری می­شود، اندکی رشد دانه آلومینیوم در ناحیه اغتشاش خواهیم داشت. اگرچه که مشخص شد که حضور نانوذرات آلومینا می­تواند تا حدودی مانع از رخداد این پدیده شود. نتایج بررسی­های میکروسکوپی و پراش الکترون­های برگشتی نشان داد که میکروذرات وکلوخه­های ناشی از نانوذرات آلومینا که اندازه­ای بزرگتر از یک میکرومتر دارند می­توانند به عنوان مکان ­ های مستعد جوانه زنی از طریق جوانه زنی متاثر از ذرات () در فرایند تبلورمجدد دینامیکی عمل کنند. ضمن اینکه نانوذرات آلومینایی که به صورت مجزا و همگن در زمینه آلومینیوم و در ناحیه اغتشاش به عنوان نتیجه­ای از فرایند اغتشاش توزیع پیدا کرده­اند، از طریق ایجاد فشار زنر با قفل کردن مرزدانه­ها، ضمن جلوگیری از رشد­ دانه آلومینیوم، باعث افزایش سختی این ناحیه می­شوند. ارزیابی­های تحولات بافت ناحیه اغتشاش نشان داد بافت ناحیه اغتشاش حتی با تغییر نسبت نانو به میکروذرات آلومینا تغییر چندانی نمی­کند و بافت برشی می­باشد. ضمن اینکه مشخص شد که در حرارت­های ورودی پایین برای نسبت­های کمتر نانو به میکروذرات آلومینا، در اینجا نسبت 2:8، مولفه­ی جزئی رشته C ( 011 {100}) پدیدار می­شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی