بررسي خواص مكانيكي و ريزساختاري نانوكامپوزيت AZ31/GO توليد شده با استفاده از فرايند اصطكاكي همزني

كارشناسي ارشد

در اين تحقيق تاثير فرايند اصطكاكي همزني بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ منيزيم AZ31 و نانوكامپوزيت AZ31/GO بررسي شده است. براي اين منظور فرايند اصطكاكي همزني بر روي ورق¬هايي به ضخامتmm 2 با استفاده از ابزار فولاد H13 با قطر 12 و 16ميلي¬متر و سرعت پيشروي ثابتmm/min 85 و سرعت دورانrpm 950، 1180و 1500 اعمال گرديد. براي ساخت نمونه¬هاي كامپوزيتي از يك شيار با ابعادm3 1×1×300 استفاده شد. بررسي¬هاي ريزساختاري با استفاده از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه در ناحيه همزني به علت تغيير شكل پلاستيك شديد، تبلور مجدد ديناميكي باعث ايجاد يك ساختار ريز دانه در تمامي نمونه‌ها گرديد. بررسي‌هاي ريزساختاري نشان داد كه افزايش سرعت دوران و قطر شانه باعث توزيع همگن و يكنواخت اكسيد گرافن در ريزساختار مي-شود. همچنين فرايند اصطكاكي همزني از طريق تبلور مجدد ديناميكي باعث ايجاد دانه¬هايي همگن و هم محور مي¬شود، بطوريكه كوچكترين اندازه دانه‌ها در حدود 1 ميكرومتر و بزرگترين اندازه دانه در حدود 7 ميكرومتر بود. سختي در نمونه¬هاي FSP شده در حدود 36 درصد و در نمونه¬هاي كامپوزيتي در حدود 28 درصد افزايش پيدا كرد كه اين افزايش سختي را مي¬توان به ريز دانه شدن از طريق تبلور مجدد ديناميكي، پين شدن مرزها توسط ذرات فاز ثانويه و ذرات تقويت كننده و جلوگيري از صعود نابجايي¬ها توسط ذرات تقويت كننده نسبت داد. آزمايش كشش با سرعت ثابت s-1 05/0 انجام شد. به منظور بررسي خواص مكانيكي نمونه¬ها از نمونه¬هاي آزمايش كشش به صورت مينياتوري در راستا و عمود بر ناحيه همزني و همچنين نمونه¬هايي شامل ناحيه همزني و فلز پايه استفاده شد. بررسي¬ها نشان دادند كه شكست در ناحيه¬اي بين ناحيه همزني و ناحيه تحت تاثير حرارتي-مكانيكي اتفاق مي‌افتد. مقايسه نمونه-هاي تست كشش نمونه¬هاي FSP شده با نمونه¬هاي نانوكامپوزيتي نشان داد كه در يك سرعت دوران ثابت با افزايش قطر شانه انعطاف¬پذيري در حدود 51 درصد كاهش پيدا مي¬كند. همچنين افزودن پودر به نمونه¬ها باعث كاهش بيشتر انعطاف¬پذيري تا حدود 58 درصد مي¬گردد. كاهش انعطاف‌پذيري را مي‌توان به ريز دانه شدن و وجود آگلومره‌هاي اكسيد گرافن نسبت داد. علاوه بر اين افزايش قطر شانه در يك سرعت دوران ثابت باعث افزايش استحكام كششي تا حدود 26 درصد در نمونه‌هاي FSP شده گرديد. كاهش استحكام كششي در نمونه¬هاي كامپوزيتي را مي¬توان به دليل چندين فاكتور شامل وجود آگلومره-هاي گرافن و عدم توزيع يكنواخت آن در نمونه¬هاي كامپوزيتي و تشكيل عيوب جوش مانند تخلخل و ميكرو ترك¬ها نسبت داد. سطح شكست در همه نمونه¬ها در محلي بين SZ و TMAZ قرار دارد كه مي-توان به ضعيف بودن بافت در اين ناحيه نسبت داد.

194998

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر عليرضا ايواني

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دكتر حميدرضا جعفريان - دكتر محمدتقي صالحي