Skip to main content
SUPERVISOR
Fakhreddin Ashrafizadeh,Morteza Shamanian esfahani
سيدفخرالدين اشرفي زاده (استاد راهنما) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Behzad Sadeghi
بهزاد صادقي

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 اين پژوهش، مطالعه و بررسي نقش دوگانه از تقويت­کننده­هاي آلومينا در ناحيه اغتشاش جوشکاري و همچنين به دست آوردن پنجره­کاري مجاز براي جوشکاري اين نوع نانوکامپوزيت­ها بوده است. در اين پژوهش، اثر توزيع دوگانه از تقويت­کننده آلومينا بر اندازه دانه آلومينيوم چه در نانوکامپوزيت­ ساخته شده و چه در ناحيه اغتشاش جوشکاري شده و همچنين سختي اين نواحي مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور، از تف جوشي پلاسماي قوس الکتريکي() در دماي تف جوشي 550 و فشار MPa 50 به منظور تف­جوشي مخلوط­هاي پودري استفاده شد. در همين راستا، از نسبت­هاي وزني مختلف 2:8، 4:6، 5:5، 6:4، 2:0،0:10 از نانو به ميکروذرات آلومينا به منظور ساخت نانوکامپوزيت­ها ي Al-Al 2 O 3 استفاد شد. در ادامه نانو کامپوزيت­هاي ساخته شده به روش جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي(FSW) در سرعت­هاي مختلف خطي(V) و دوراني (W) ابزار جوشکاري شدند. در هر مرحله از ساخت و جوشکاري اين نانوکامپوزيت­ها به منظور مطالعات ريزساختاري و همچنين بررسي نحوه توزيع تقويت­کننده­ها در زمينه آلومينيوم از ميکروسکوپ نوري(OM)، ميکروسکوپ الکتروني روبشي(SEM)، ميکروسکوپ الکتروني عبوري(TEM) و همچنين پراش پرتو اشعه ايکس(XRD) استفاده شد. علاوه بر اين به منظور مطالعه و تعيين بافت ناحيه اغتشاش در نانوکامپوزيت­هاي مورد مطالعه، از تصاوير پراش الکترون­هاي برگشتي (EBSD) کمک گرفته شد. مشخص شد که پنجره کاري براي جوشکاري FSW نانوکامپوزيت ­ ­هاي ساخته شده به روش متالوژي پودر و با توزيع اندازه دوگانه از تقويت­کننده­ي آلومينا محدود و در نسبت­هاي خاصي از W/V امکان پذير است. علاوه بر اين، نتايج نشان داد که امکان جوشکاري اين نانوکامپوزيت­ها در محدوده حرارت ورودي کمتر از J/mm 2800 و بيشتر از J/mm 5700 ميسر نمي­باشد. همچنين مشخص شد که نيروي عمودي اوليه لازم ( ) جهت جوشکاري اين نوع نانوکامپوزيت­ها ارتباط مستقيمي با سختي نانوکامپوزيت دارد؛ به طوريکه اين نيرو براي نانوکامپوزيت Al-46Al 2 O 3 حداکثر مقدار، kN47، مي­باشد. بررسي­هاي ميکروساختاري نشان داد که هر سه پديده­ي تبلورمجدد ديناميکي پيوسته(CDRX)، ناپيوسته(DDRX) و همچنين هندسي(GDRX) مسؤل تحولات ريزساختاري و فرايند اصلاح دانه در ناحيه اغتشاش نانوکامپوزيت­ها مي­باشند. نتايج نشان داد که فرايند اصلاح دانه آلومينيوم در ناحيه اغتشاش جوشکاري شده از نانوکامپوزيت ارتباط مستقيمي با نسبت نانو به ميکروذرات آلومينا دارد؛ به طوريکه در نسبت 4:6 از نانو به ميکروذرات آلومينا اين اصلاح دانه آلومينيوم موثرتر بوده است. ضمن اينکه بايد متذکر شد که با افزايش نسبت W/V که منجر به افزايش حرارت ورودي در طي جوشکاري مي­شود، اندکي رشد دانه آلومينيوم در ناحيه اغتشاش خواهيم داشت. اگرچه که مشخص شد که حضور نانوذرات آلومينا مي­تواند تا حدودي مانع از رخداد اين پديده شود. نتايج بررسي­هاي ميکروسکوپي و پراش الکترون­هاي برگشتي نشان داد که ميکروذرات وکلوخه­هاي ناشي از نانوذرات آلومينا که اندازه­اي بزرگتر از يک ميکرومتر دارند مي­توانند به عنوان مکان ­ هاي مستعد جوانه زني از طريق جوانه زني متاثر از ذرات () در فرايند تبلورمجدد ديناميکي عمل کنند. ضمن اينکه نانوذرات آلومينايي که به صورت مجزا و همگن در زمينه آلومينيوم و در ناحيه اغتشاش به عنوان نتيجه­اي از فرايند اغتشاش توزيع پيدا کرده­اند، از طريق ايجاد فشار زنر با قفل کردن مرزدانه­ها، ضمن جلوگيري از رشد­ دانه آلومينيوم، باعث افزايش سختي اين ناحيه مي­شوند. ارزيابي­هاي تحولات بافت ناحيه اغتشاش نشان داد بافت ناحيه اغتشاش حتي با تغيير نسبت نانو به ميکروذرات آلومينا تغيير چنداني نمي­کند و بافت برشي مي­باشد. ضمن اينکه مشخص شد که در حرارت­هاي ورودي پايين براي نسبت­هاي کمتر نانو به ميکروذرات آلومينا، در اينجا نسبت 2:8، مولفه­ي جزئي رشته C ( 011 {100}) پديدار مي­شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی