25777

بررسي تأثير نحوه افزودن پودر در فرآيند هم زني اصطكاكي بر يكنواختي ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت ZA27/TiH2

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1397

1400/9/15

عليرضا ايواني - حميدرضا جعفريان

اكبر حيدرزاده

مهندسي مواد و متالورژي

در اين پژوهش به بررسي تأثير نحوه افزودن پودر TiH2 بر توزيع آن ها و خواص مكانيكي كامپوزيت هاي حاصل از انجام فرآيند هم زني اصطكاكي روي آلياژ ZA27 پرداخته شد. افزون براين ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت هاي حاصل شده با ماده پايه و نمونه FSP شده بدون پودر هم مقايسه شد. پارامترهايي مانند كسرحجمي ذرات تقويت كننده، سرعت فرآيند و تعداد پاس ثابت و نحوه چينش محفظه هاي نگه دارنده ذرات تقويت كننده كه شامل الگوهاي سوراخ دار و شياردار است، متغير در نظر گرفته شد. فرآيند هم زني اصطكاكي با سرعت پيشروي 50 ميلي متر بر دقيقه و سرعت چرخشي 600 دور بر دقيقه و براي دو پاس انجام شد. براي بررسي ريزساختار و توزيع ذرات تقويت كننده، نمونه ها در ابتدا آماده سازي شده و سپس با استفاده از ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي مورد مطالعه قرار گرفتند. همچنين آزمون هاي سختي سنجي، كشش در راستاي خط FSP و عمود بر آن و سايش انجام شد. نتايج حاصل شده نشان داد كه به طوركلي توزيع ذرات در الگوهاي سوراخ دار همگن تر از الگوهاي شياردار است؛ افزون براين دو الگوي سوراخ داري كه حاوي تعداد بيشتري سوراخ با قطرهاي كوچك تر هستند، عيوب كم تر و توزيع مطلوب تري از ذرات تقويت كننده را نشان دادند. مقايسه اين دو الگو نشان داد كه خواص مكانيكي حاصل از الگوي خطي بهتر از الگوي زيگزاگي و حتي ماده پايه است؛ به طوري كه شكست اين نمونه در ماده پايه اتفاق افتاد؛ اما خواص مكانيكي ساير كامپوزيت ها مانند سختي، استحكام و ازدياد طول به دليل آگلومراسيون ذرات نسبت به ماده پايه و نمونه FSP شده بدون پودر افت كرد. نتايج آزمون سايش نشان داد كه بعد از فرآيند هم زني اصطكاكي بدون پودر مقاومت به سايش افت مي كند؛ اما با افزودن ذرات تقويت كننده مطابق با الگوي دو رديف سوراخ دار خطي بهبود مي يابد.

1400/09/29

Influence of Reinforcement Filling Strategy on Microstructure and Mechanical Properties of ZA27/TiH2 Composites Fabricated via FSP

12/6/2022 12:00:00 AM

The present study aims to investigate the influence of reinforcement filling strategy on the particle distribution and mechanical properties of ZA27/TiH2 composites fabricated through friction stir processing. For comparison, the microstructure and mechanical properties of the base material and the unreinforced FSP sample (Reference materials) were also studied. In the current work, all process parameters such as volume fraction of particles were considered constant, but the filling strategy of particles was taken as a variable. Herein, groove-filling and hole-filling methods were utilized for the pre-deposition of particles. Pass number, traverse speed, and rotational speed of the tool were considered two, 50 mm/min and 600 rpm respectively. After metallography, the microstructure and particle distribution were analyzed using optical and scanning electron microscopes. Particle distribution plays a decisive role in the mechanical properties of composites. Therefore microhardness, tensile, and wear tests were also performed. The results showed that the particle distribution in the hole-filling methods is more uniform than groove-filling methods. In addition, among hole-filling methods, those which contained more holes with smaller diameters exhibited homogenous particle distribution and fewer defects than others. Further characterization revealed that the mechanical properties of the linear pattern were higher than the zigzag pattern and even the base material, so the failure of this composite occurred in the base material. However, the mechanical properties of other composites such as hardness, strength, and elongation were found lower than reference materials due to the agglomeration of particles. The wear test results showed that the wear resistance of the unreinforced FSP sample decreased as compared to base material whereas improved by adding reinforcement particles into two linear rows of blind holes.