20836

۲۰۸۳۶

مطالعه تجربي خستگي پرچرخه كامپوزيت پايه منيزيمي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك جامدات - طراحي كاربردي

95-96

۱۳۹۸/۰۳/۲۸

دكتر محمد صديقي

مكانيك

امروزه منيزيم و آلياژهاي آن با توجه به خواص عمومي منحصربه فردي كه دارند درصنايع مختلف نظير صنايع هوافضا، حمل و نقل، پزشكي و غيره توجه بسياري را به خود معطوف كرده اند. بااين‌حال منيزيم و آلياژهاي آن از كاهش خواص در دماي بالا رنج برده و خواص آن‌ها با افزايش درجه حرارت افت شديدي پيدا مي‌كند. از اين رو با افزودن ذرات تقويت‌كننده در اندازه¬ها و جنس¬هاي مختلف اين افت را مي‌توان به حداقل رساند و كاربرد منيزيم را در ساخت قطعاتي كه در معرض درجه حرارت هاي بالا قرار دارند، افزايش داد. در پايان‌نامه پيش رو، نوعي كامپوزيت پايه فلزي با فاز زمينه آلياژ AZ31B و فاز تقويت‌كننده ذرات اكسيد آلومينيوم در ابعاد نانو توسط روش ريخته‌گري همزني مغناطيسي-مكانيكي و عمليات تكميلي شكل¬دهي حجمي اكستروژن داغ توليد شده است. باوجود اهميت بررسي رفتار خستگي پرچرخه در دماهاي بالا به عنوان يكي از مهم¬ترين موضوعات در تعيين كاربرد نهايي اين كامپوزيت‌ها، تاكنون مطالعات چنداني در اين زمينه صورت نگرفته است. بنابراين در پايان‌نامه حاضر به بررسي رفتار اين نانوكامپوزيت از منظر خستگي پرچرخه دمابالا پرداخته شده است. همچنين خواص ريزساختاري و ريزسختي و رفتار كشش و فشار تك محوره در دماهاي مختلف نيز بررسي گرديده است. نتايج نشان دهنده آن است كه با افزايش دما، خواص مكانيكي شامل تنش تسليم و استحكام نهايي كششي و فشاري و همچنين استحكام خستگي در هر دو نمونه آلياژي و كامپوزيتي كاهش مي¬يابد. در مقايسه با نمونه¬هاي آلياژي، نمونه كامپوزيتي در تمامي شرايط داراي خواص مطلوب¬تري مي¬باشد. بعنوان مثال استحكام خستگي نمونه كامپوزيتي در دماهاي 100 درجه سانتيگراد و 200 درجه سانتيگراد به ترتيب 67/86% و 67% افزايش يافته است. همچنين تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان دهنده غالب بودن شكست نرم بر شكست ترد در سطح شكست نمونه¬هاي آلياژي و كامپوزيتي با افزايش دما مي¬باشد.

1398/04/13

Experimental Investigation of High Cycle Fatigue in Magnesium Matrix Composite

6/17/2020 12:00:00 AM

Nowadays, magnesium and its alloys have attracted many attention in different industries such as aerospace, transport, and medicine due to their unique properties. However, magnesium and its alloys suffer from undesirable properties at elevated temperatures. Indeed, their mechanical properties decrease significantly by increasing the temperature. This reduction could be minimized by adding reinforcing particles with different sizes and types, which would increase magnesium applications as structural parts at high-temperature conditions. In this Thesis, a metal matrix composite has been fabricated by AZ31B magnesium Alloy and nano-sized aluminum oxide particles as the matrix and the reinforcing phase, respectively. Mechanical-magnetic stir casting method and hot extrusion process (as a bulk forming supplementary operation) were used to produce the composite. Despite the importance of high cycle fatigue (HCF) behavior of the magnesium matrix composites at high temperatures, few studies have been carried out in this field. Consequently, HCF of the nanocomposite has been investigated at high temperatures. Moreover, microstructure, microhardness, uniaxial compressive and tensile properties (at different temperatures) have been studied. The results indicated that by increasing the temperature, mechanical properties including yield stress, ultimate tensile strength, and fatigue strength are reduced in both alloy and nanocomposite specimens. Comparing to the alloy samples, the composite samples showed more desirable properties in all the conditions. For example, fatigue strength of the composite specimens at 100ºC and 200ºC were increased about %87 and %67, respectively. Also, scanning electron microscopy showed that by increasing the temperature, ductile fracture would be dominated in the fracture surfaces of the alloy and composite specimens.