2-10-1 ناحیه ی اغتشاش(SZ) 15

2-10-2 منطقه ی تحت تأثیر عملیات ترمومکانیکی(TMAZ) 16

2-10-3 منطقه ی تحت تأثیر حرارت (HAZ) 17

2-11 اثر تعداد پاس های فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر خواص و ریزساختار نهایی.. 17

2-12 اثر فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر سختی.. 18

2-13 کاربردهای فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 20

2-14 سایش…. 22

2-15 سایش چسبان.. 22

2-15-1 پارامترهای مؤثر در سایش چسبان.. 23

2-16 سایش خراشان.. 24

2-17 سایش ورقه ای.. 25

2-18 تفاوت بین سایش چسبان و ورقه ای.. 25

2-19 سایش نوسانی.. 25

2-20 رفتار سایشی آلیاژهای منیزیم.. 25

2-21 نقشه سایشی آلیاژ AZ91. 26

2-22 تأثیر فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر رفتار سایشی آلیاژ AZ91. 27

2-23 ترکیبات بین فلزی نمودار فازی Mg-Cu. 28

2-24 جمع بندی و هدف از اجرای پژوهش…. 29

فصل سوم: مواد، تجهیزات و روش تحقیق.. 30

3-1 مقدمه. 30

3-2 مواد اولیه. 30

3-3 آماده سازی نمونه ها 31

3-4 بهینه سازی پارامترهای فرایند.. 32

3-5 ارزیابی های متالورژیکی.. 32

3-6 بررسی رفتار مکانیکی.. 32

3-6-1 آزمون سختی سنجی.. 32

3-6-2 آزمون کشش…. 33

3-6-3 آزمون سایش…. 33

3-7 عملیات حرارتی T6. 33

فصل چهارم: نتایج و بحث… 34

4-1 ساخت نانوکامپوزیت در سیستم های Mg/Cu وMg/CuO.. 34

4-2 تعیین پارامتر بهینه. 34

4-3 بررسی اثر فرایند اصطکاکی اغتشاشی و کامپوزیت سازی بر ریزساختار آلیاژAZ91. 36

4-4 بررسی فازی و میکروساختاری کامپوزیت AZ91/CuO قبل و بعد از عملیات حرارتی.. 41

4-5 ارزیابی خواص مکانیکی.. 43

4-5-1 سختی سنجی.. 43

4-5-2 بررسی رفتار کششی.. 44

4-5-3 بررسی سطوح شکست… 46

4-6 شکل گیری ترکیبات بین فلزی طی فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 48

4-6-1 سینتیک و ترمودینامیک تشکیل ترکیبات بین فلزی.. 48

4-6-2 مکانیزم تشکیل تقویت کننده ها طی فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 51

4-7 رفتار سایشی کامپوزیت های مختلف در سیستم های مختلف Mg-Cu و Mg-CuO.. 54

4-7-1 بررسی مکانیزم های حاکم بر سایش…. 56

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات… 63

5-1 نتیجه گیری و جمع بندی نهایی.. 63

5-2 پیشنهادها 64

چکیده

در این پژوهش نانوکامپوزیت سطحی بر پایه ی ترکیبات بین فلزی سیستم Mg-Cu، با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی(FSP) و به صورت درجا بر سطح آلیاژ منیزیم (AZ91C) ایجاد شد. سپس پودر مس و اکسید مس، درون شیارهای ایجاد شده بر سطح آلیاژ AZ91C اعمال گردید به منظور دست یابی به ساختار کامپوزیتی بدون عیب، واکنش بهتر ذرات مس با زمینه و توزیع مناسب ذرات تقویت کننده در زمینه، پارامتر سرعت چرخشی 1000 دور بر دقیقه و سرعت خطی 40 میلی متر بر دقیقه طی شش پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی روی این آلیاژ اعمال گردید. به منظور بررسی تشکیل ترکیبات بین فلزی در کامپوزیت ها از آنالیز XRD استفاده شد. بررسی ها نشان داد که در نمونه­ی FSP شده­ی AZ91/Cu ترکیب Mg₂Cu و در نمونه­ی AZ91/CuO، به دلیل انجام شدن واکنش اکسید مس و منیزیم علاوه بر این ترکیب بین فلزی Mg₂Cu ، ذرات تقویت کننده ی MgO و MgCu₂نیز تشکیل شد.سپس نمونه­ی فرایند شده­ی AZ91/CuO تحت عملیات حرارتی T6 قرار گرفت. سختی نمونه ی AZ91/CuO بعد از عملیات حرارتی حدود 165 ویکرز است که نسبت به سختی فلز پایه (62 ویکرز) و نمونه­های FSP شده­ی AZ91/Cu و AZ91/CuO (به ترتیب 114و 128 ویکرز) افزایش بیشتری از خود نشان داد. مقایسه ی نتایج آزمون کشش و سایش نشان می دهد که در بین کامپوزیت های مختلف، نمونه­ی FSP شده­ی AZ91/CuO دارای بهترین خواص کششی و سایشی است. استحکام کششی نهایی فلز پایه (AZ91C) از مقدار 4/112 مگاپاسکال، به حدود 330 مگاپاسکال برای کامپوزیت AZ91/CuO افزایش یافت. بررسی سطح سایش نمونه ها، نشان دهنده ی وقوع مکانیزم سایش خراشان و ورقه ای در فلز پایه است. در کامپوزیت AZ91/CuO عمق و پهنای شیارهای ناشی از سایش، نسبت به نمونه­های دیگر کمتر است؛ در نتیجه نرخ سایش این نمونه در مقایسه با نمونه های دیگر کاهش بیشتری یافته است. بعد از انجام عملیات حرارتی T6 روی نمونه ی FSP شده­ی AZ91/CuO، به دلیل تشکیل میکروترک ها میزان سایش ورقه ای و نرخ سایش نسبت به نمونه های عملیات حرارتی نشده افزایش یافت.

کلمات کلیدی: نانوکامپوزیت سطحی، آلیاژ منیزیم، فرایند اصطکاکی اغتشاشی،ترکیبات بین فلزی، سیستم Mg-Cu..

فصل اول