|
|
فهرست مطالب
2-1 فهرست مطالب… هشت
2-2 فهرست شکل ها یازده
2-3 فهرست جدول ها چهارده
چکیده. 1
فصل اول: مقدمه. 2
فصل دوم: مروری بر منابع.. 4
2-1 آلومینیوم و آلیاژهای آن.. 4
2-2 آلیاژهای گروه 2000. 5
2-3 فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 6
2-3-1 تحولات میکروساختاری.. 8
2-3-2 پارامترهای فرآیند. 10
2-4 ایجاد کامپوزیت های سطحی زمینه فلزی با استفاده از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی.. 12
2-4-1 تکنیک های ساخت کامپوزیت سطحی.. 13
2-5 تحقیقات انجام‌شده در زمینه فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 16
2-5-1 استفاده از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی جهت اصلاح ریزساختار. 16
2-5-2 ایجاد ساختارهای ریزدانه. 19
2-5-3 ساخت کامپوزیتهای سطحی و بالک… 21
2-6 تحقیقات انجام‌شده در رابطه با آلومینیوم 2024. 21
2-6-1 بررسی میکروساختار و خواص تریبولوژیکی آلیاژ آلومینیوم 2024 تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 21
2-6-2 بررسی خواص پلاستیسیته و ریزساختار آلومینیوم 2024 تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 24
2-7 ارزیابی رفتار سایشی کامپوزیت های ایجاد شده توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی.. 25
2-8 ساخت کامپوزیت های سطحی هیبریدی با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 31
2-9 جمع بندی مطالعات مروری و هدف تحقیق.. 46
فصل سوم: مواد و روش تحقیق.. 47
3-1مقدمه. 47
3-2 مواد و ترکیب شیمیایی.. 47
3-3 تجهیزات مورد استفاده. 48
3-4 آماده سازی نمونه‌ها 49
3-5 انجام آسیاب کاری.. 50
3-6 انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 50
3-7 انتخاب پارامترهای فرایند.. 51
|
3-7-1 سرعت چرخشی.. 51
3-7-2 سرعت انتقالی.. 51
3-7-3 زاویه ابزار با سطح.. 51
3-7-4 جهت چرخش ابزار. 51
3-7-5 نیروی عمودی.. 51
3-8 طراحی آزمایش…. 52
3-9 آزمونهای مشخصه یابی.. 53
3-9-1 آنالیز کوانتومتری.. 53
3- 9-2 متالوگرافی.. 53
3-9-4 آنالیز فاز‌ها 54
3-9-3 میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM). 54
3- 9- 5 سختی‌سنجی.. 54
3-9-6 آزمون سایش… 54
4-9-6 محاسبه اندازه دانه. 56
فصل چهارم: نتایج بدست آمده و تجزیه و تحلیل آن ها 57
4-1 مقدمه. 57
4-2 انتخاب پارامترهای مناسب جهت انجام آزمون ها 57
4-2-1 ابزار فرایند. 57
4-2-2 سرعت چرخشی و عبوری.. 58
4-3 تاثیر فرایند اصظکاکی اغتشاشی بر روی آلیاژ پایه 60
4-3-1 تاثیر جهت چرخش ابزار بر روی ناحیه اغتشاش و سختی آلیاژ پایه. 60
4-3-2 بررسی تاثیر فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر ریزساختار آلیاژ پایه. 61
4-3-3 مکانیزم های تبلور مجدد در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی.. 64
4-3-4 بررسی تاثیر سرعت چرخش بر روی سختی فلز پایه. 66
4-3-5 پدیده رسوب سختی و فرا پیر شدن در آلیاژ آلومینیوم 2024. 67
4-3-6 منحنی دمایی مربوط به آلیاژ اصلاح شده و توجیه کاهش سختی در منطقه ی اغتشاشی.. 68
4-3-7 بررسی تاثیر سرعت چرخش بر روی رفتار تریبولوژیکی فلز پایه. 71
4-4 بررسی تاثیر جهت چرخش ابزار در توسعه ی کامپوزیت های سطحی سرامیکی و هیبریدی.. 76
4-4-1 بررسی های ماکرو بر روی مقطع عرضی و سطح نمونه های کامپوزیتی.. 76
4-4-2 بررسی های میکروسکوپی بر روی مقطع عرضی و سطح نمونه های کامپوزیتی.. 78
4-4-3 بررسی تاثیر سرعت چرخشی بر توزیع ذرات تقویت کننده ی کامپوزیت های سرامیکی و هیبریدی.. 80
4-4-4 بررسی تاثیر سرعت چرخشی بر سختی کامپوزیت های هیبریدی و سرامیکی.. 83
4-4-5 بررسی تاثیر ذرات تقویت کننده بر سختی کامپوزیت ها 84
4-4-6 بررسی تاثیر سرعت چرخش و ذرات تقویت کننده بر رفتار تریبولوژیکی کامپوزیت ها 85
|
4-4-7 تغییرات ضریب اصطکاک برای نمونه ها 91
4-4-8 مقایسه ی الگوهای پراش اشعه ی ایکس برای نمونه ها 93
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهاد ها 95
5-1 نتیجه گیری.. 95
5-2 پیشنهادها 97
|
منابع.. 98
|
|
|
|
فهرست شکلها
2-1 شماتیک جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی.. 7
2-2 تصویر نشان دهنده نواحی مختلف میکروساختاری در آلیاژ آلومینیوم اصطکاکی اغتشاشی شده 7075-T65. 8
2-3 میکروساختار ناحیه متاثر از عملیات ترمومکانیکی در آلیاژ آلومینیوم 7075. 9
2-4 پروفیلهای پین ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی.. 11
2-5 تاثیر هندسه پین بر سختی ناحیه اصطکاکی اغتشاشی.. 11
2-6 اثر پارامترهای فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر اندازه دانه ناحیه اغتشاش یافته در آلیاژ آلومینیوم 7075. 12
2-7 تصویر میکروسکوپ نوری نشان دهنده توزیع یکنواخت ذرات SiC در زمینه کامپوزیت سطحی Al5083/SiC 14
2-8 شماتیکی از روش شیار باریک… 15
2-9 میکروساختار ریختگی آلیاژ A356. 16
2-10 تصویر نوری نشان دهنده شکل و توزیع ذرات سیلیسیم در آلیاژ A356 پس از انجام فرآیند اصطکاکی اغتشاشی 17
2-11 تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست نمونههای کششی A356. 19
2-12 تصاویر فلز پایه و نمونه فرایند شده مربوط به آلیاژ7075. 19
2-13 ساختار دانه‌ای قبل از اعمال فرایند مربوط به آلومینیوم 6061. 20
2-14 ساختار دانه‌ای بعد از اعمال فرایند مربوط به آلومینیوم 6061. 22
2-15 تصاویر میکروسکوپ نوری از نواحی مختلف نمونه فرایند شده مربوط به آلیاژ 2024. 22
2-16 الگوی پراش پرتو ایکس از فلز پایه و ناحیه اغتشاش نمونه فرایند شده مربوط به آلیاژ 2024. 23
2-17 منحنی سختی از سطح نمونه فرایند شده مربوط به آلیاژ 2024. 23
2-18 منحنی کاهش وزن بر حسب مسافت لغزش برای فلز پایه و ناحیه اغتشاشی مربوط به آلیاژ 2024. 24
2-19 تصاویر میکروسکوپ نوری از نواحی مختلف نمونه فرایند شده مربوط به آلیاژ 2024. 25
2-20 نمودار مربوط رفتار تنش-کرنش آلیاژ آلومینیوم 2024 در دمایC ˚430. 26
2-21 نمودار مربوط به وزن کاهش یافته به ازای مسافت سایش برای فلز پایه و نانو کامپوزیت آلیاژ 2024. 26
2-22 .نمودار مربوط به نرخ سایش برای فلز پایه و نانو کامپوزت سطحی آلیاژ 2024. 27
2-23 نوسان ضریب اصطکاک برای فلز پایه و نانو کامپوزیت آلیاژ 2024 28
2-24 تصاویر SEM از سطح سایش و دبریهای فلز پایه و نانو کامپوزیت مربوط به Al2024. 29
2-25 مقدار کاهش وزن بر حسب مسافت لغزش برای نمونه اولیه و نانوکامپوزیت مربوط به Al6082. 29
2-26 تغییر در نرخ سایش با مسافت لغزش برای نمونه اولیه و نانوکامپوزیت مربوط به Al6082. 30
2-27 تغییر در ضریب اصطکاک با مسافت لغزش برای نمونه اولیه و نانو کامپوزیت مربوط به Al6082. 30
2-28 تصاویرSEM از مسیر سایش نمونه اولیه و نانوکامپوزیت مربوط به Al6082. 31
2-29 تصویر SEM از توزیع ذرات در کامپوزیت هیبریدی A356/SiCp/MOS2 با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی 32
2-30 تغییر سختی برینل در آلیاژ ریختگی، نمونه فرایند شده و نمونه های کامپوزیتی.. 32
2-31 تغییر کاهش وزن با مسافت لغزش برای A356 ریختگی، نمونه فرآیند شده و نمونه های کامپوزیتی 33
|
2-32 تصاویر SEM از مسیر سایش A356 ریختگی.. 34
|
|
2-33 تغییرات ضریب اصطکاک با مسافت لغزش برای آلیاژA356، نمونه فرایند شده و نمونه های کامپوزیتی 34
2-34 تصاویر SEM از مسیر سایش و نمونه فرایند شده A356/SiC. 35
2-35 تصاویر SEM از مسیر سایش و سطح زیرین کامپوزیت A356/SiCp 36
2-36 تصاویر SEM از مسیر سایش و سطح زیرین کامپوزیت A356/SiCp/MOS2 37
2-37 شیب های ریزسختی در مناطق زیر سطح نمونه های کامپوزیتی A356/SiCp/MOS2 و A356/SiCp 37
2-38 تصاویر SEM از فصل مشترک کامپوزیت هیبریدی Al5083/SiC/MoS2 و توزیع ذرات تقویت کننده آن 38
2-39 سختی برینل مربوط به فلز پایه Al5083 و کامپوزیت های آن. 39
2- نمودار کاهش وزن بر حسب مسافت لغزش برای فلز پایه Al5083 و کامپوزیت های آن. 39
2-41 تغییرات ضریب اصطکاک مربوط به فلز پایه Al5083 ، نمونه فرایند شده و نمونه های کامپوزیتی.. 40
2-42 تصاویر SEM مربوط به سطوح و ذرات سایش، فلز پایه Al5083 و نمونه فرایند شده 41
2-43 تصاویر SEM مربوط به سطوح و ذرات سایش مربوط به کامپوزیت های Al5083. 42
2-44 تصاویر SEM مربوط به مقطع سطوح سایش(سطح زیرین سایش)کامپوزیت های Al5083 43
2-45 نمودار مربوط به درصد وزنی آهن موجود در ذرات سایش… 44
2-46 تصاویر میروسکوپ نوری از نواحی مختلف کامپوزیت Al5052/SiC. 45
2-47 توزیع ذرات SiC در کامپوزیت Al5052/SiC با چهار پاس فرایند، همراه و بدون تغییر جهت چرخش ابزار 45
2-48 تغییرات سختی مربوط به نمونه های کامپوزیتی Al5052/SiC توسعه یافته تحت شرایط مختلف… 46
3-1 تصویر SEM و آنالیز EDS مربوط به پودرهای SiC و MoS2 48
3-2 طرح کلی ابزار مورد استفاده در فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 49
3-3 محل نصب ترموکوپل در زیر ورق. 49
3-4 شماتیکی از ابعاد و مشخصات ورق آماده شده برای ساخت کامپوزیت.. 50
3-5 نمای کلی دستگاه فرز جهت اجرای فرایند اصطکاکی اغتشاشی.. 50
3-6 روند نمای کلی کارهای آزمایشگاهی.. 53
3-7 دستگاه مورد استفاده جهت اندازه گیری ریزسختی.. 54
3-8 دستگاه سایش رفت و برگشتی دانشکده مهندسی مواد- صنعتی اصفهان. 55
3-9 آماده سازی نمونه برای آزمون سایش و متاگرافی.. 55
4-1 سطح ظاهری نمونه های فرایند شده بدون ذرات تقویت کننده در سرعت های چرخشی rpm600 و rpm800 58
4-2 تصویر ماکرو از سطح مقطع کامپوزیتAl2024/SiC در سرعت چرخشی rpm600، rpm800 و rpm1000 59
4-3 تصویر ماکرو از سطح مقطع نمونه فرایند شده با سرعت چرخشی rpm1000،همراه و بدون تغییر در جهت چرخش 60
4-4 تغییرات سختی برای نمونه فرایند شده با سرعت چرخشی rpm1000 و تاثیر تغییر جهت چرخش ابزار روی آن. 61
4-5 تصویر میکروسکوپ نوری مربوط به فصل مشترک منطقه اغتشاشی با ناحیه متاثر از حرارت 62
4-6 تصویر میکروسکوپ نوری مربوط فلز پایه، منطقه اغتشاشی و منطقه تحت تاثیر حرارت.. 63
4-7 سختی مربوط به نمونه های اصلاح شده Al2024 بدون استفاده از تقویت کننده در سرعت های چرخش متفاوت.. 66
4-8 نحوه‌ی انجام فرایند رسوب سختی.. 67
|
4-9 تغییرات استحکام نسبت به تشکیل یا درشت شدن ذرات رسوبی.. 68
|
|
4-10 تغییرات دمایی مربوط به نمونه فرایند شده بدون ذرات تقویت کننده با سرعت چرخشی rpm1000 طی چهار پاس 69
4-11 الگوی پراش پرتوی ایکس مربوط به فلز پایه، ناحیه اغتشاش و ناحیه متاثر از حرارت نمونه اصلاح شده 70
4-12 تصاویر میکروسکوپ نوری فلز پایه و ناحیه تحت تاثیر حرارت نمونه اصلاح شده با سرعت چرخشی rpm1000. 71
4-13 کاهش وزن مربوط به نمونه های Al2024 فرایند شده بدون ذرات تقویت کننده و فلز پایه. 72
4-14 تصاویر SEM از عرض خطوط سایش مربوط به فلز پایه و نمونه فرایند شده با سرعت چرخشی rpm2000 73
4-15 سطوح سایش مربوط به فلز پایه و نمونه فرایند شده بدون ذرات تقویت کننده با سرعت چرخشی rpm2000. 74
4-16 ذرات سایش مربوط به فلز پایه و نمونه فرایند شده بدون ذرات تقویت کننده با سرعت چرخشی rpm2000. 75
4-17 تصاویر ماکرو از کامپوزیت تک جزئی با سرعت چرخشی rpm1000 بدون تغییر در جهت چرخش ابزار. 77
4-18 تصاویر ماکرو از کامپوزیت تک جزئی توسعه یافته با سرعت چرخشی rpm1000 با تغییر در جهت چرخش ابزار. 77
4-19 تصاویر میکروسکوپ نوری از مقطع عرضی نمونه های کامپوزیتی تک جزئی Al/SiC. 78
4-20 تصاویر SEM الکترون های برگشتی مربوط به سطح نمونه های کامپوزیتی هیبریدی Al2024/SiC/MoS2 79
4-21 آنالیز EDAX از ذرات تقویت کننده ی سطح نمونه ی کامپوزیتی.. 79
4-22 تصاویر میکروسکوپ نوری از مرز بین ریز ساختار و ذرات تقویت کننده کامپوزیت Al2024/SiC. 80
4-23 تصاویر میکروسکوپ نوری از مقطع عرضی مربوط به نمونه های کامپوزیتی تک جزئی Al2024/SiC اچ شده 80
4-24 تصویر SEM از سطح کامپوزیت هیبریدی Al2024/SiC/MoS2 توسعه یافته در سرعت چرخشی rpm2000 81
4-25 تصاویر SEM ازتوزیع ذرات تقویت کننده در سطح کامپوزیت هیبریدی Al2024/SiC/MoS2 81
4-26 تصویر SEM ذره ی MoS2 در حال خرد شدن در سرعت چرخشی rpm1000 همراه با تغییر جهت چرخش ابزار 82
4-27 پروفیل های سختی مربوط به نمونه های کامپوزیتی Al2024/SiC در سرعت های چرخش مختلف… 84
4-28 پروفیل های سختی مربوط به نمونه های کامپوزیتی Al2024/SiC/MoS2 در سرعت های چرخش مختلف 84
4-29 پروفیل های سختی مربوط به فلز پایه و نمونه های اصلح شده و کامپوزیتی در سرعت چرخشی rpm1000. 85
4-30 کاهش وزن مربوط به نمونه های کامپوزیتی Al2024/SiC در سرعت های چرخش مختلف… 86
4-31 کاهش وزن مربوط به نمونه های کامپوزیتی Al2024/SiC/MoS2 در سرعت های چرخش مختلف… 86
4-32 کاهش وزن فلز پایه و نمونه های اصلاح شده و کامپوزیتی در سرعت چرخشی rpm2000. 87
4-33 تصاویر SEM از عرض خطوط سایش کامپوزیت های Al2024/SiC و Al2024/SiC/MoS2 88
4-34 تصاویر SEM مربوط به سطوح سایش کامپوزیت های توسعه یافته با سرعت چرخشی rpm2000. 90
4-35 ذرات سایش مربوط به کامپوزیت های توسعه یافته با سرعت چرخشی rpm2000. 91
4-36 تغییرات ضریب اصطکاک برای، فلز پایه، نمونه فرایند شده بدون ذرات تقویت کننده و نمونه های کامپوزیتی 92
4-37 الگوی پراش پرتوی ایکس مربوط به فلز پایه، نمونه فرایند شده بدون ذرات تقویت کننده و نمونه های کامپوزیتی 93
4-38 مقایسه ی شدت پیک ها و تعیین جهت بافت مربوط به فلز پایه و نمونه های اصلاح شده و کامپوزیتی.. 94
|
|
|
|
|
فهرست جداول
2-1 بهبود خواص مکانیکی آلیاژ ریختگی 2258 تحت فرآیند اصطکاکی اغتشاشی.. 18
2-2 درصد شکل پذیری تا شکست در دماها و نرخ کرنش های مختلف نمونه های فرایند شده آلومینیوم 7075 20
3-1 ترکیب شیمیای عناصر آلیاژ آلومینیوم دریافتی 2024. 47
3-2 پارامتر های مربوط به انجام فرایند برای نمونه ها 52
3-3 ترکیب محلول شیمیایی کلر. 53
|
