نانو بلوری کردن سطح فلزات بوسیله عملیات مکانیکی سطحی و ارزیابی خواص تریبولو‍ژیکی آنها

در سالهای اخیر مواد نانوبلوری (با اندازه دانه کمتر از 100 نانومتر) به طور فزاینده ای به خاطر خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی منحصر بفرد مورد توجه قرار گرفته اند. با توجه به اینکه بسیاری از تخریبها و شکستها بر روی سطوح مواد رخ می دهد بنابراین ایجاد نانوساختار در سطح مواد می تواند به طور موثر رفتار کلی مواد را بهبود بخشد و منجر به افزایش کاربردهای صنعتی و عمر کاری مواد مهندسی شود. تغییرشکل پلاستیک شدید در سطح فلزات بوسیله گلوله های پر انرژی، یکی از روشهای نانوبلوری کردن سطح فلزات است. بدین منظور دستگاه عملیات مکانیکی سطحی ساخته شد و نانوساختار بر روی سطح فلزات فولاد زنگ نزن 316 و مس با خلوص 9/99 در زمانهای 5/0، 1، 2، 3 و 5 ساعت ایجاد شد. ضخامت لایه تغییرشکل پلاستیک با استفاده از میکروسکوپ نوری و اندازه دانه در سطح این فلزات از طریق تکنیک پراش پرتو ایکس، اندازه گیری شدند. مقادیر ریزسختی از سطح مقطع عرضی نمونه ها و نیز زبری از سطح نانوبلوری اندازه گیری شد. به منظور ارزیابی خواص نمونه های نانوبلوری در مقایسه با فلز درشت دانه آزمون سایش بر روی این نمونه ها انجام شد. شیار سایش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. نتایج حاکی از افزایش حدود 50 درصدی ریزسختی برای فولاد زنگ نزن 316 و مس خالص داشت. زبری سطح نانوبلوری برای زمانهای کم و متوسط عملیات مکانیکی سطحی افزایش یافت و سپس ثابت شد و برای زمانهای 3 و 5 ساعت کاهش یافت و ثابت شد. ضریب اصطکاک برای نمونه های مس نانوبلوری در حدود 10 درصد و برای نمونه های فولاد زنگ نزن 316 در حدود 30 درصد کاهش یافت. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی پس از آزمایشهای سایش سطح بدون ترک را برای نمونه های نانوبلوری در مقایسه با نمونه های درشت دانه نشان داد.