7160

مطالعه فرايند توليد ورق كامپوزيتي چند لايه Al/Ti به كمك نورد پيوندي با بررسي اثرات سايش

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1399

دكتر رامين هاشمي

1399/12/20

مكانيك

Investigation of Wear Properties For Al/Ti Multilayer Composite Produced and Improved by Cold Roll Bonding

طراحي و ساخت قطعات مستحكم كه در طي زمان دچار آسيب نشوند همواره يكي از دغدغه هاي مهندسان و طراحان بوده است. به همين دليل مختصصان درصدد انتخاب و ساخت مواد اوليه باكيفيت و متناسب با نوع كاركرد و پاسخگوي نياز ما هستند. يكي از جديدترين و بهترين گزينه ها مواد كامپوزيتي مي باشند كه وزن پايين و استحكام بالا در كنار مقاومت در برابر پديده هاي مخرب مكانيكي و شيميايي دانشمندان را مجاب كرده تا تحقيقات زيادي روي ساخت و طراحي كامپوزيت ها انجام دهند. ورق كامپوزيت مورد بررسي در اين پژوهش از دسته پايه فلزي مي باشد كه فاز ماتريس و تقويت كننده هر دو از فلز تشكيل شده اند. فرآيند نورد پيوندي به عنوان روشي نوين، كم هزينه و كاربردي جهت ساخت اين نوع كامپوزيت به كار مي رود. به منظور اعمال تغيير شكل شديد پلاستيك و بهبود خواص مكانيكي كامپوزيت نيز از روش نورد تجمعي استفاده مي كنيم. ورق مورد نظر با تركيب سه لايه آلومينيوم و تيتانيوم به روش نورد پيوندي سرد و بدون روانكار تا سه پاس ساخته شد. سپس رفتار هر نمونه در برابر پديده سايش مورد مطالعه قرار گرفت. تست سايش به روش پين روي ديسك با استاندارد ASTM G99 روي چهار نمونه آلومينيوم آنيل شده و ورقه هاي كامپوزيت يك، دو و سه پاس انجام شده و تغيير جرم هركدام محاسبه شد. به كمك رابطه آرچارد نرخ سايش هر نمونه محاسبه شد كه مشاهده كرديم با افزايش سيكل نورد، مقاومت سايشي ورق تا حد مناسبي بهبود يافته است. همچنين ضريب اصطكاك ويژه كاهش و سختي سطح افزايش يافت. با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي مكانيزم هاي سايش در هر نمونه را مورد بررسي قرار داديم كه مشخص شد مكانيزم سايشي غالب در آلومينيوم سايش ورقه اي بوده كه با اضافه شدن تيتانيوم و فرايند نورد، سايش ورقه اي كاهش يافته و مكانيزم هاي كم خطري مانند خراشان و چسبان جايگزين ورقه اي شده اند. همچنين نحوه پراكندگي تيتانيوم به عنوان فاز تقويت كننده تا حدي مشخص و آثار جانبي مثل اكسايش و پيوند بين فلزي در توده هاي تيتانيوم مشاهده گرديد. هدف اين پژوهش بررسي و اثبات تاثير مثبت اضافه كردن يك فلز مستحكم مانند تيتانيوم به آلومينيوم در قالب كامپوزيت و بهبود خواص مكانيكي مخصوصا مقاومت در برابر پديده سايش مكانيكي بوده است. در نهايت ورق كامپوزيتي آلومينيوم تيتانيوم ساخته شده با نورد پيوندي تجمعي به عنوان يك جايگزين مقرون به صرفه براي استفاده در صنايع خودروسازي، هوافضا، كشتي سازي و پتروشيمي شناخته شده و در آينده به كار خواهد آمد.

خواص مكانيكي- نورد سرد پيوندي- ورق كامپوزيت لايه اي- سايش- ريزساختار فلزات