2-6-1 ابزار فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 11

 

2-7 سرعت چرخشی (ω) و سرعت حرکت خطی پین بر سطح قطعه کار (v). 12

 

2-8 زاویه ابزار با سطح قطعه. 14

 

2-9 عملیات حرارتی جانبی.. 14

 

2-10 تحولات ساختاری فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 15

 

2-10-1 ناحیه‌ی اغتشاش(SZ) 15

 

2-10-2 منطقه‌ی تحت تأثیر عملیات ترمومکانیکی(TMAZ) 16

 

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

 

2-11 اثر تعداد پاس‌های 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 ورقه‌ای.. 25

 

2-18 تفاوت بین سایش چسبان و ورقه‌ای.. 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 بین‌فلزی نمودار فازی Mg-Cu. 28

 

2-24 جمع‌بندی 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 نمونه‌ها 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 سیستم‌های Mg/Cu وMg/CuO.. 34

 

4-2 تعیین پارامتر بهینه. 34

 

4-3 بررسی اثر فرایند اصطکاکی اغتشاشی و کامپوزیت‌سازی 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 شکل‌گیری ترکیبات بین‌فلزی طی فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 48

 

4-6-1 سینتیک و ترمودینامیک تشکیل ترکیبات بین‌فلزی.. 48

 

4-6-2 مکانیزم تشکیل تقویت‌کننده‌ها طی فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 51

 

4-7 رفتار سایشی کامپوزیت‌های مختلف در سیستم‌های مختلف Mg-Cu و Mg-CuO.. 54

 

4-7-1 بررسی مکانیزم‌های حاکم بر سایش…. 56

 

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات… 63

 

5-1 نتیجه‌گیری و جمع‌بندی نهایی.. 63

 

5-2 پیشنهادها 64

 

چکیده

 

در این پژوهش نانوکامپوزیت سطحی بر پایه‌ی 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 دست‌یابی به ساختار کامپوزیتی بدون عیب، واکنش بهتر ذرات مس با زمینه و توزیع مناسب ذرات تقویت‌کننده در زمینه، پارامتر سرعت چرخشی 1000 دور بر دقیقه و سرعت خطی 40 میلی‌متر بر دقیقه طی شش پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی روی این آلیاژ اعمال گردید. به منظور بررسی تشکیل ترکیبات بین فلزی در کامپوزیت‌ها از آنالیز XRD استفاده شد. بررسی‌ها 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 تقویت‌کننده‌ی MgO و MgCu₂ نیز تشکیل شد.سپس نمونه­ی فرایند شده­ی AZ91/CuO تحت عملیات حرارتی T6 قرار گرفت. سختی نمونه‌ی 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. مقایسه‌ی نتایج آزمون کشش و سایش نشان می‌دهد که در بین کامپوزیت‌های 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 نمونه‌ها، نشان‌دهنده‌ی وقوع مکانیزم سایش خراشان و ورقه‌ای 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 نمونه‌های دیگر کاهش بیشتری یافته‌ است. بعد از انجام عملیات حرارتی T6 روی نمونه‌ی FSP شده­ی AZ91/CuO، به دلیل تشکیل میکروترک‌ها میزان سایش ورقه‌ای و نرخ سایش نسبت به نمونه‌های عملیات حرارتی نشده افزایش یافت.

 

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

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 

مقدمه