Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Hamidreza Salimi jazi
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) حميدرضا سليمي جزي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed mohammad Mirhoseini
سيدمحمد ميرحسيني خوراسگاني

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
چکيده در اين پژوهش با استفاده از فرايند اصطکاکي اغتشاشي به اصلاح ريز ساختار آلياژ آلومينيوم 2024 و همچنين توسعه ي کامپوزيت سطحي Al/SiC و کامپوزيت سطحي هيبريدي Al/SiC /MoS 2 پرداخته شده است. بدين منظور فرايند اصطکاکي اغتشاشي براي توليد نمونه هاي اصلاح شده و توسعه ي کامپوزيت هاي سطحي تک جزئي و هيبريدي در سرعت عبوري ثابت mm/min20 و سرعت هاي چرخش 1000، 1250، 1600 و rpm2000 و زاويه انحراف 3 درجه انجام شد. در مورد نمونه هاي آلومينيوم اصلاح شده با استفاده از فرايند، بررسي هاي ريز ساختاري نشان داد که انجام فرايند اصطکاکي اغتشاشي باعث کاهش قابل ملاحظه اي در اندازه دانه ي منطقه اغتشاشي مي شود و اندازه دانه از حدود µm50 مربوط به فلز پايه به حدود µm4 در منطقه اغتشاشي کاهش مي يابد. همچنين ارزيابي رفتار سايشي بهبود خواص تريبولوژيکي در نمونه هاي فرايند شده نسبت به فلز پايه را نشان داد که دليل آن همان اصلاح ساختار در نتيجه ي فرايند اصطکاکي اغتشاشي مي باشد، با وجود اين که سختي منطقه ي اغتشاشي به دليل حل شدن يا درشت شدن رسوبات در اين نمونه ها کاهش مي يابد. رفتار تريبولوژيکي در نمونه هاي اصلاح شده با کاهش سرعت چرخش موثرتر شد که دليل آن افزايش سختي به دليل ريز شدن بيش تر ساختاردر سرعت هاي چرخش پايين تر و حل شدن و درشت شدن کمتر رسوبات مي باشد. در ادامه تاثير تغيير جهت چرخش ابزار پس از هر پاس بر روي توزيع ذرات تقويت کننده ي کامپوزيت ها بررسي شد و نتايج نشان داد که تغيير جهت چرخش پس از هر پاس توزيع يکنواخت تري از ذرات توزيع کننده را ايجاد مي کند، بنابراين تمامي آزمايش ها در 4 پاس و با تغيير جهت چرخش در هر پاس انجام شدند. بهترين رفتار سايشي در بين کامپوزيت هاي تک جزئي و هيبريدي مربوط به بالاترين سرعت چرخش يعني rpm2000 بود با وجود اينکه سختي اين نمونه ها به دليل حل شدن يا درشت شدن بيشتر رسوبات به دليل سرعت چرخشي بالاتر کمتر مي شود ولي توزيع يکنواخت تر و ريزتر ذرات تقويت کننده دليل بهبود رفتار تريبولوژيکي سطح اين کامپوزيت ها در سرعت هاي چرخش بالاتر مي باشد. در شرايط يکسان سرعت چرخش، رفتار تريبولوژيکي کامپوزيت هاي هيبريدي به دليل وجود ذرات تقويت کننده MoS 2 ، ساختار لايه اي و نرم آن ها، عمل کردن به عنوان روان کار جامد و تشکيل لايه ي مکانيکي مختلط پايدار بر سطح کامپوزيت هاي هيبريدي، نسبت به کامپوزيت هاي سطحي Al/SiC موثر تر مي باشد، با وجود اينکه سختي نمونه هاي کامپوزيتي تک جزئي به مراتب بالاتر از سختي کامپوزيت هاي هيبريدي مي باشد. بررسي سطوح و ذرات سايشي نشان داد که مکانيزم غالب سايش در مورد فلز پايه و نمونه اصلاح شده سايش از نوع چسبان و در مورد نمونه هاي کامپوزيتي سايش از نوع خراشان با شدت هاي متفاوت بوده است. کلمات کليدي فرايند اصطکاکي اغتشاشي،رفتار تريبولوژيکي، کامپوزيت هيبريدي، لايه مکانيکي مختلط

ارتقاء امنیت وب با وف بومی