هسو و همکارانش با استفاده از پودر آلومینیوم و پودر تیتانیوم با استفاده از فشار بالا شمش هایی را ساختند و سپس عملیات FSP را بر روی شمش اجرا کردند. سپس با بررسی ریز ساختار متوجه شدند تقریبا ۵۰% ریز ساختار را ذرات نانومتری Al3Ti تشکیل داده اند که سبب افزایش مدول و استحکام شده است[۱۵].
لی و همکارانش ذرات نانو SiO2 را به آلیاژ AZ61 اضافه نمودند و توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی کامپوزیت AZ61/SiO2 تولید کردند و دریافتند که ذرات دارای پراکندگی مناسبی هستند و یک کامپوزیت ریز دانه ای را تشکیل داده اند و توانستند از این کامپوزیت خاصیت سوپر پلاستیک بگیرند[۱۶].
هامودا و همکارانش با ساخت کامپوزیت Al/SiO2 توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی دریافتند که با افزایش SiO2 معمولا سختی کامپوزیت افزایش پیدا کرده و خاصیت کششی کامپوزیت کاهش پیدا میکند ، و به بررسی خواص مکانیکی این کامپوزیت پرداخته اند[۱۷].
خیامین و همکارانش بر روی ورق های AZ91 شیاری ایجاد کرده، آن را با نانو ذرات SiO2 پر کردند و در نهایت توسط فرآیند FSP نانو کامپوزیت AZ91/SiO2 را تولید کردند. کوچکترین اندازه دانه بدست آمده در این فرایند ۸ میکرومتر بود و افزایش سختی مناسبی را نسبت فلز پایه داشت[۱۸].
تئوری تحقیق
یکی از روشهای نوین صنعت جوشکاری که در دهه اخیر توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است، استفاده از فرایندهای جوشکاری حالت جامد میباشد، در این میان جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یک فرایند جوشکاری حالت جامد است که در سال ۱۹۹۱ میلادی توسط موسسه جوشکاری انگلستان TWI ابداع شد. در عملیات اصطکاکی اغتشاشی از تکنیک های مهندسی سطح برگرفته شده است این روش مستلزم فرو رفتن یک ابزار در حال چرخش به داخل درز جوش و حرکت آن در طول درز جوش میباشد. به این ترتیب ماده در اثر گرمای اصطکاکی بین ابزار و ماده، سیلان یافته و درز جوش را پر میکند. ریزساختار جوش حاصل شامل ناحیه همزده (۱SZ)، ناحیه تحت تأثیر عملیات ترمومکانیکی(۲TMAZ) و ناحیه تحت تأثیر حرارت(۳HAZ) میباشد که در شکل۳ نشان داده شده است:

 

 

شکل۲-تصویر مناطق مختلف ناحیه جوش در فرآیند FSW[19].

 

 

۱-Stirred Zone(SZ)
۲-Thermo- mechanically Affected Zone(TMAZ)
۳-Heat Affected Zone(HAZ)
در ناحیه همزده، تغییر شکل شدید و حرارت بالای ناشی از اصطکاک اغلب از طریق تبلورمجدد دینامیکی سبب تولید ریزساختار ریزدانه میشود. در ناحیه متأثر از عملیات ترمومکانیکی نیز دمای نسبتا بالا و تغییر شکل را تجربه کرده، ولی به دلیل کرنش ناکافی به جای تبلور مجدد، بازیابی دینامیکی اتفاق میافتد. در ناحیه متأثر از حرارت، ریزساختار و خواص مکانیکی ماده در نتیجه حرارت ورودی جوش تغییر مییابد، بدون اینکه دچار تغییر شکل مکانیکی شده باشد[۱۹].
در این روش از یک ابزار کار استوانه ای شکل که یک پین برآمده در نوک آن قرار دارد برای جوشکاری استفاده می شود. پین در درز اتصال فرو رفته و ابزار در حال دوران در امتداد خط اتصال رو به جلو حرکت داده می شود و به این ترتیب عمل جوشکاری انجام می شود که در شکل ۳ تصویر شماتیک از روند این روش آورده شده است[۱۹].

 

دانلود متن کامل پایان نامه در سایت jemo.ir موجود است

 

شکل۳-تصویر شماتیک از فرآیندFSW[20].

 

 

در این روش برای اتصال دو ورق از یک ابزار چرخان غیر مصرفی که از جنس ماده ای سخت تر از دو فلزی که به هم جوش داده می شوند استفاده می شود این ابزار غیر مصرفی چرخان شامل دو قسمت پین و شانه می باشد که موقعیت قرار گیری این پین روی شانه با طراحی خاص می باشد با نفوذ پین به درون خط واصل دو قطعه و حرکت به سمت جلو دو قطعه به یکدیگر متصل می شوند. وظیفه ابزار بالا بردن دما به صورت موضعی و جریان ماده برای ایجاد اتصال می باشد[۱۶].
فرآیند اصطکاکی اغتشاشیFSP برای بهبود ریز ساختار مواد فلزی مورد استفاده قرار گرفته است.این فرآیند مشابه FSW می باشد و برای بهبود خواص سطحی به کار می رود. به عبارتی FSP یک تکنیکی برای ایجاد کامپوزیت های سطحی، همگن کردن آلیاژهایی که به روش متالورژی پودر تولید شده و بهبود ریزساختاری کامپوزیت های زمینه فلزی می باشد[۵].
در طی این فرآیند به دلیل حرارت ناشی از اصطکاک بین ابزار و قطعه کار،تغییر فرم پلاستیک شدید در قطعه کار ایجاد می شود و به دلیل تبلور مجدد مکانیکی ریز ساختار نهایی قطعه شامل دانه های ریز و هم محور می باشد[۱۶].
هدف تحقیق
مقاومت پایین در برابر سایش به طور قابل ملاحظهای سبب محدودیت در کاربرد آلومینیم و آلیاژ های آن شده، بنابراین با تولید کامپوزیت های سطحی زمینه آلومینیم میتوان مقاومت به سایش بیشتری را انتظار داشت.
در این تحقیق به طور کلی هدف افزایش استحکام، سختی، مقاومت به سایش و بهود خواص سطحی آلومینیوم خالص تجاری می باشد که با ایجاد یک لایه کامپوزیتی در سطح به وسیله نانو ذرات SiO2 توسط فرایند اصطکاکی اغتشاشی حاصل خواهد شد. در ساخت این نانوکامپوزیت، از نانو ذرات SiO2 با درصد حجمی ۲ تا ۸ استفاده خواهد شد و در نهایت به بررسی خواص آن پرداخته می شود.