بهبود خواص سطحی آلیاژ منیزیم az31b با نانوکامپوزیت سازی سطحی به روش اصطکاکی – اغتشاشی (fsp)

در این تحقیق به بررسی کامپوزیت سازی سطح آلیاژ منیزیم az31b با پرکننده های نانولوله کربنی، نانو ذرات آلومینا، گرافن و گرافیت به روش اصطکاکی - اغتشاشی (fsp) پرداخته شد. پارامترهای مورد بررسی عبارت بودند از سرعت چرخش (rpm 1500-550)، سرعت پیشروی (mm/min 44-12)، تعداد پاس ها (4-1)، نوع تقویت کننده (نانو لوله کربنی، گرافن، گرافیت، نانوآلومینا و مخلوط هیبریدی) و کسر وزنی تقویت کننده (% 4-0). از آزمایش ریزسختی سنجی، متالوگرافی نوری، میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی، طیف سنجی تفرق انرژی، آزمایش کشش، آزمایش سوراخ کردن برشی، آنالیز پراش اشعه ایکس و سایش پین بر روی دیسک خشک برای مشخصه یابی نمونه های تولیدی استفاده شد. این تحقیق در چهار فاز مجزا انجام شد. در فاز اول به بررسی پارامترهای fsp و بهینه سازی آنها و سپس به مشخص کردن محدوده مناسب درصد وزنی cnt برای مرحله بعدی پرداخته شد. جواب مورد بررسی در این مرحله سختی ناگت بود. در فاز دوم از روش طراحی آزمایش سطح پاسخ استفاده شد و محدوده های مورد بررسی محدودتر شدند تا بهینه سازی به طور دقیق تری انجام شود. مدل سازی بر اساس دو پاسخ سختی ناگت و کاهش وزن ناگت در آزمایش سایش انجام شد. جدول آنالیز واریانس برای هر دو پاسخ رسم و آزمایش تاییدیه انجام شد. نتایج بهینه سازی شرایط mm/min 24، rpm 660، 4% وزنی cnt و 3 پاس را به عنوان شرایط بهینه با سختی ناگت حدود 85 ویکرز و کاهش وزنmg 2/10 معرفی کردند. مدل های ارائه شده به خوبی نتایج را پیش بینی کردند و نتایج واقعی با پیش بینی ها بسیار نزدیک بود. هر دو مدل غیرخطی و انحنا دار بودند. در فاز سوم با ثابت نگه داشتن سایر پارامتر ها، به تغییر نوع پرکننده پرداخته شد و از چهار پرکننده (نانو لوله کربنی، گرافن، نانو ذره آلومینا، گرافیت ذره ای) و دو حالت هیبریدی (از نانو لوله کربنی و نانوآلومینا) استفاده شد. نتایج نشان داد که خواص سختی و سایشی نمونه نانو لوله کربنی دار با نمونه هیبریدی نانو لوله کربنی/نانو آلومینا (نسبت وزنی 2:1) تقریباً مشابه است. در فاز چهارم به مشخصه یابی نمونه های فاز سوم پرداخته شد. در ادامه پروفیل سختی نمونه بهینه (حاصل از فاز سوم) ارائه شد. تصاویر متالوگرافی حاکی از ریزدانگی شدید نمونه بهینه و اندازه دانه در نمونه بهینه در حدود 2 میکرون بود. مکانیزم های سایش در نمونه بهینه ترکیبی از سایش اکسنده، چسبنده و خراشان تشخیص داده شد. سطوح شکست نمونه کشش حکایت از ریزدانگی شدید و توزیع مناسب ذرات در زمینه داشت و حالت کلی شکست نرم بود. آزمایش سوراخ کردن برشی افزایش حدود 20% مقاومت به برش و 10% کاهش ازدیاد طول را نشان داد. استحکام نهایی کششی در منطقه ناگت در حدود mpa 255 در مقایسه با mpa 215 نمونه خام بود. آنالیز تفرق اشعه ایکس تشکیل فاز جدیدی را نشان نداد.