پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد

 

عنوان:

بررسي تاثیر نانوذرات سرامیکی بر میکروساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت سطحی زمینه مسی تولید شده به روش فرآوری اصطکاکی اغتشاشی

 

استاد راهنما:

دکتر شهاب کاظمی

 

 

داوران:

دکتر محسن شیخی

دکتر یوسف مظاهری رودبارلی

 

نگارش:

الهه خدابخشی

 

زمان: دوشنبه 2 اسفند ماه ساعت 14

مکان: آمفی تئاتر

 

چکیده

در این پژوهش پودرهای نانومتری Al₂O₃ ,TiO₂ ,SiO₂ با استفاده از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به زیر لایه مس خالص  افزوده گردید. به همین منظور ابتدا ابزار مورد نیاز در این پژوهش طراحی و ساخته شد. سپس پارامتر سرعت دورانی ابزار و تاثیر آن بر ریزساختار منطقه فرآیند شده مورد بررسی قرار گرفت. پس از انجام بررسی های لازم ترکیب پارامترrpm  500= ω و  mm/min56 =V و 3 =ѳ درجه به عنوان شرایط بهینه برای ادامه تحقیق در نظرگرفته شد. جهت بررسی ریز ساختار حاصل از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، اندازه ذرات و ارزیابی آنها از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. ارزیابی خواص نمونه های فرآیند شده و فلز پایه توسط سختی سنجی و آزمونهای مکانیکی و سایشی انجام شد. فرآیند اصطکاکی اغتشاشی منجر به توزیع یکنواخت ذرات ریز اکسید سیلیسیوم با اندازه متوسط 120 نانومتر در زمینه مسی شد. خواص مکانیکی نمونه­های فرآیند شده در مقایسه با فلز پایه به نحوه چشمگیری توسعه یافت. نتایج آزمونهای مکانیکی نشان داد که سختی و استحکام کششی نانو کامپوزیتهای حاصل به ترتیب به حدود 121 ویکرز و227 مگاپاسکال برای نمونه­ی تقویت شده با SiO₂و 111ویکرز و169 مگاپاسکال برای نمونه­ی تقویت شده با  TiO₂و 114ویکرز و211 مگاپاسکال برای نمونه­ی تقویت شده با Al₂O₃ افزایش یافت. نتایج آزمون سایشی بهبود رفتار سایشی کامپوزیتهای سطحی تولید شده را در مقایسه با فلز پایه نشان داد به طوریکه ضریب اصطکاک برای کامپوزیت سطحی Cu/SiO₂، 28 % کاهش یافت. همچنین بررسی سطوح سایش نمونه ها مکانیزم های مختلف سایش را نشان داد.

کلمات کلیدی: مس، نانو کامپوزیت سطحی، فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، خواص مکانیکی، سایش

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abstract

In this research, development of Cu/ SiO_2, Cu/TiO₂ ,Cu/ Al₂O₃ surface nanocomposites by friction stir processing (FSP) method was investigated. For this purpose, FSP parameter was optimized by examining the samples prepared at a variety of process parameters microstructurally using both optical and scanning electron microscopy. The optimum value of tool rotation rate, traverse speed and the suitable tilt of the spindle towards trailing direction were found 500 rpm, 56 mm/min and 3º, respectively. Optical and scanning electron microscopy, microhardness, tensil tests and wear tests  were used to characterize the surface composites. Friction stir processing of copper resulted in the significant the uniform distribution of Si particles having an average size of 120 nm. Mechanical properties of FSPed specimens improve in compard base metal. resualt of mechanical tests indicate that the hardness and tensil strenght of surface nanocomposites were about 121 Hv and 227 MPa for sample reinforced with SiO₂,111 Hv and 169 MPa for sample reinforced with TiO₂, 114 Hv and 211 MPa for sample reinforced with Al₂O₃ increased.Result of wear test indicated improving wear behavior for surface nanocomposites in compard base metal so Surface composites revealed decreas 28 pct of friction coefficients for surface composite Cu/SiO₂ .Scanning electron microscopy tests revealed different wear mechanisms on the surface of the warn test.

 

Key Words:

Copper, Surface nanocomposite, Friction stir processing, mechanical properties, wear

 

 

 

نام ونام خانوادگی: الهه خدابخشی

تاریخ تولد:02/5/1370

محل سکونت:همدان

 

 

 

مهارت زبان انگلیسی:

خواندن:خوب

نوشتن:خوب

مکالمه:خوب

 

آشنایی با کامپیوتر:

پیشرفته

 

مقالات علمی:

بررسی خواص مکانیکی و ریزساختار نانوکامپوزیت زمینه مسی تقویت­شده با ذرات اکسید سیلیسیوم تولید شده به روش فرآوری اصطکاکی اغتشاشی

در ژورنال فصلنامه علمی پژوهشی علوم وفناوری کامپوزیت دانشنگاه علم و صنعت.