مطالعه پارامترهاي فرايند اصطكاكي اغتشاشي در توليد كامپوزيت‌هاي پايه تيتانيوم

كارشناسي ارشد

امروزه صنايع مختلف به دنبال موادي جديد با خواص بهبوديافته به‌عنوان جايگزيني مناسب براي مواد مرسوم مي‌باشند. كامپوزيت‌هاي پايه تيتانيومي به‌واسطه نسبت استحكام به وزن بسيار بالا، خواص مكانيكي بسيار خوب و همچنين كاربردهاي پزشكي به‌طور گسترده در صنايع مختلف به كار گرفته‌شده‌اند. در ميان بسياري از روش‌هاي ساخت كامپوزيت، فرآيند اصطكاكي اغتشاشي يك روش ساخت كامپوزيت‌هاي زمينه فلزي با تقويت‌كننده‌هاي ذره‌اي مي‌باشد كه در مؤسسات صنعتي و تحقيقاتي مختلف مورد پژوهش قرار مي‌گيرد و روشي ساده، مساعد محيط‌زيست و قابل‌كنترل است كه براي بهبود خواص مكانيكي و خوردگي مواد به كار گرفته مي‌شود. هدف اين پژوهش توليد كامپوزيت سطحي با استفاده از روش اصطكاكي اغتشاشي و بررسي تغييرات ريزساختاري، مورفولوژي و خواص مكانيكي نمونه‌هاي توليدشده مي‌باشد. ازاين‌رو تأثير افزودن ذرات اكسيد روي (ZnO) در زمينه تيتانيوم گريد 5 (Ti-6Al-4V) و فرايند اصطكاكي اغتشاشي به‌صورت تفكيك شده مورد بررسي قرار گرفت. بررسي خواص ساختاري و سايشي تيتانيوم به‌صورت خاص مورد نظر بوده است. با استفاده از تغيير در پارامترها، سرعت خطي و دوراني مناسب به دست آمد. متالوگرافي، ريزساختار، پراكندگي ذرات و خواص مكانيكي كامپوزيت تهيه‌شده مورد‌‌ بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از بررسي ريزساختار، توزيع يكنواخت پودر در زمينه را نشان داد. دگرگوني تيتانيوم فاز α به فاز β در دماي بالاي فرآيند اتفاق افتاد و ذرات كروي β در زمينه سوزني شكل α به وجود آمد. طي استحاله‌هاي اتفاق افتاده تمامي ساختار به سمت β شكل‌گيري كرد. اضافه كردن پودر اكسيد روي باعث بهبود خواص مكانيكي از جمله سايش، ميكروسختي، استحكام و شكل‌گيري ساختار به سمت فازβ شد. به‌منظور بررسي خواص مكانيكي كامپوزيت به‌دست‌آمده آزمون‌هاي كشش، سايش، ميكروسختي انجام شد و با اجراي يك پاس فرايند اصطكاكي اغتشاشي بر تيتانيوم استحكام نهايي تيتانيوم تا 1000Mp افزايش يافت كه اين عدد افزايش 15 درصدي را نسبت به فلز پايه نشان داد. با انجام پاس دوم، استحكام نهايي تا 1100Mp افزايش پيدا كرد كه اين عدد بيانگر افزايش حدود 25 درصدي نسبت به فلز پايه را نشان داد. نتايج آزمون ميكروسختي بيانگر افزايش سختي نمونه از 295HV فلز پايه تا 392HV براي ناحيه كامپوزيت شده بود. بهبود خواص سايش ناشي از تأثير متقابل پودر اكسيد روي و فرايند اصطكاكي اغتشاشي نيز چشمگير بود به‌طوري‌كه افزايش معناداري نسبت به فلز پايه مشاهده شد.

195819

دانشگاه علم و صنعت ايران

مكانيك ساخت و توليد

بهنام داودي