بررسي ريزساختاري و خواص مكانيكي نانوكامپوزيت Ti/CNT توليد شده توسط فرآيند همزني اصطكاكي (FSP)

كارشناسي ارشد

در اين تحقيق با افزودن نانولوله‌ي كربن به زمينه تيتانيم خالص(گريد2)، كامپوزيت سطحي توسط فرآيند همزني اصطكاكي (FSP) ايجاد شد. در ابتدا با انجام آزمايشات سرعت خطي و چرخشي مناسب به دست آمد (w=30orpm-v=180mm/min). سپس با انجام تعداد پاس‌هاي مختلف فرآيند روي تيتانيم خالص بدون افزودن نانولوله كربن به بررسي تاثير اين متغير بر روي خواص مكانيكي و ريزساختار تيتانيم خالص پرداخته شد. ريزساختار در اين حالت با ميكروسكوپ نوري مورد بررسي قرار گرفت. بعد از انجام يك پاس فرآيند همزني اصطكاكي روي تيتانيم خالص و انجام آزمايشات كشش و ريزسختي، استحكام نهايي تيتانيم بعد از فرآيندFSP به حدودMPa450 رسيد؛ در حالي كه استحكام نهايي تيتانيم خالص حدود MPa390 بود. همچنين نتايج آزمايش ريز سختي نشان داد كه سختي ناحيه همزني در بهترين حالت يعني پاس دوم Hv225 شد، در حالي كه سختي تيتانيم خالص حدود Hv145بود. لازم به ذكراست كه انجام پاس بيشتر فرآيند تاثير محسوس بر افزايش خواص كششي و ريزسختي تيتانيم خالص نداشت. در ادامه با ايجاد شيار و افزودن پودر نانولوله‌هاي‌كربن با درصد حجمي ثابت 8/3% بر روي سطح ورق تيتانيم تاثير تعداد پاس‌هاي مختلف فرآيند همزني اصطكاكي مورد بررسي قرار گرفت. بررسي ريزساختار در اين حالت با استفاده از ميكروسكوپ نوري (OM) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني(FE-SEM) انجام شد. نتايج حاصل از بررسي ريزساختار نشان داد كه، در حين انجام فرآيند همزني اصطكاكي به علت بالاتر بودن دما‌ي ‌فرآيند از دماي تغيير دگرگوني تيتانيم، تيتانيم α به تيتانيم β تبديل شد و در انتها پس از خنك شدن به تيتاتيم β+α تبديل شد. به عبارتي ذرات كروي β در زمينه سوزني شكلα به وجود آمد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي توزيع نانولوله‌هاي‌كربن در مزردانه طي انجام يك پاس فرآيند و شكسته شدن نانولوله‌هاي كربن در پاس بيشتر را نشان داد. نتايج آزمايشات كشش و ريزسختي حكايت از آن دارد كه استحكام نهايي و سختي نانوكامپوزيت‌هاي سطحي در پاس دوم افزايش چشمگيري داشت. به عبارت ديگر استحكام نهايي به MPa 512 و سختي در ناحيه همزني به Hv 270 رسيد. دليل اين افزايش چشمگير را مي‌توان تشكيل دوقلويي در ساختار تغيير شكل يافته‌ي تيتانيم دانست.

192794

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر ايواني

شناسايي مواد و انتخاب مواد فلزي

دكتر حسين سيدين - دكتر حميدرضا جعفريان