Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hossei Enayati,Fatallah Karimzadeh
محمدحسين عنايتي (استاد راهنما) فتح اله کريم زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Babak Zahmatkesh
بابک زحمتکش

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386
In this thesis, Friction Stir Processing (FSP) was used to develop surface Al-Al 2 O 3 nanocomposite on Al2024 plate. A new procedure was introduced for applying the reinforcement particles in which 10 volume percent of Al 2 O 3 nanopowder, as the reinforcement, was added to the aluminum powder and milled for 1 hour. Composite powder was applied on Al2024 plate by atmosphere plasma spray and then the FSP was performed on the plate. In order to optimize the FSP parameters, microstructural and hardness evaluation were done. Optimized parameters including tool design, rotational speed, linear speed and tilt angle were determined to be 800 rpm, 25 mm/min and 3 0 respectively. Microstructural evaluation was performed by optical microscopy and Image Tool software. In order to examine the effects of the FSP process on hardness and wear behavior, hardness and wear tests were performed on base metal and FSPed samples. Dominating wear mechanisms were investigated by surface examination and studying of wear product using scanning electron microscopy (SEM). The thickness of nanocomposite layer produced by FSP was measured to be 600µm in which uniform distribution of Al 2 O 3 particles with good bonding with substrate were observed. Microstructural evaluation showed that FSP process significantly reduces the grain size in nugget zone, from 250µm (base metal) to 2.5µm. Maximum hardness of base metal, FSPed sample without Al 2 O 3 and FSPed nanocomposite were measured to be 90, 110 and 230 HV respectively. Wear test results showed improved wear resistance in FSPed and nanocomposite samples. Wear rate of base metal, FSPed sample and FSPed nanocomposite were 0.037, 0.027 and 0.004 mgr/m respectively.
در پروژه حاضر با استفاده از فرآيند اصطکاکي- اغتشاشي (FSP)، نانوکامپوزيت سطحي Al-Al 2 O 3 بر سطح ورق 2024Al ايجاد و خواص سايشي و هچنين تغييرات ساختاري آن بررسي شد. بمنظور رفع نقايص روش هاي متداول در توليد کامپوزيت هاي سطحي با استفاده از فرآيند اصطکاکي- اغتشاشي، در اين پروژه براي اولين بار ايده جديدي جهت اعمال ذرات تقويت کننده پيش از فرآيند، استفاده شد. بر اين اساس ذرات نانومتري Al 2 O 3 بعنوان تقويت کننده به ميزان 10 درصد حجمي به پودر ميکرومتري آلومينيوم اضافه و اين مخلوط پودري و بمدت يک ساعت آسيابکاري شد. پودر کامپوزيتي تهيه شده توسط فرآيند پاشش پلاسمايي اتمسفري بر سطح ورق 2024Al پاشيده و سپس فرآيند اصطکاکي- اغتشاشي بر روي سطح ورق انجام شد. به منظور بهينه سازي پارامترهاي فرآيند اصطکاکي- اغتشاشي بررسي هاي ساختاري و سختي سنجي انجام گرفت و پارامترهاي بهينه فرآيند شامل طراحي ابزار، سرعت دوراني، سرعت خطي و زاويه انحراف ابزار به ترتيب، استوانه اي رزوه شده، rpm 800، mm/min 25 و °3 بدست آمد. بررسي هاي ريزساختار ناحيه فرآيند شده با ميکروسکوپ نوري و استفاده از نرم افزار Image Tool انجام شد. بمنظور مقايسه اثر فرآيند اصطکاکي- اغتشاشي بر سختي و خواص سايشي، سختي سنجي و آزمون سايش روي نمونه هاي فلز پايه، FSP شده بدون ذرات تقويت کننده و نانوکامپوزيت سطحي توليد شده انجام گرفت. ارزيابي مکانيزم هاي حاکم بر سايش با بررسي سطح و محصولات سايش توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) انجام شد. بررسي هاي ريزساختاري نشان داد که اعمال فرآيند اصطکاکي- اغتشاشي تاثير قابل ملاحظه اي بر کاهش اندازه دانه در ناحيه مرکزي فرآيند داشت و اندازه دانه ها در اين ناحيه از µm250 (فلز پايه) به µm 5/2رسيد. سختي بيشينه براي نمونه هاي فلز پايه، FSP شده بدون تقويت کننده و نانوکامپوزيت سطحي توليد شده به ترتيب90، 110 و 230 ويکرز اندازه گيري شد. ضخامت لايه نانوکامپوزيتي ايجاد شده µm 600 بدست آمد که از توزيع مناسب ذرات و پيوند مناسب با زير لايه برخوردار بود. نتايج آزمون سايش روي نمونه هاي مذکور حاکي از بهيود مقاومت سايش در نمونه FSP شده و نمونه نانوکامپوزيت سطحي بود بطوريکه نرخ سايش براي فلز پايه، FSP شده بدون تقويت کننده و نانوکامپوزيت سطحي بترتيب 037/0، 027/0 و 004/0 ميلي گرم بر متر بدست آمد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی