توليد نانو كامپوزيت تركيبي Al2024/Gr/ZrO2 توسط فرآوري اصطكاكي اغتشاشي و بررسي اثر نسبت تركيبي بر خواص مكانيكي و سايشي

Fabrication of hybrid nanocomposite Al2024/Gr/ZrO2 via FSP and evaluation effect role of hybrid ratio in mechanical and wear properties

نسبت تركيبي هر يك از فازهاي تقويت كننده در كامپوزيت تركيبي مي‌تواند تعيين كننده نسبت حجم كل تقويت كننده از حجم كل كامپوزيت باشد. نسبت تركيبي، يك فاكتور مهم در كنترل حد مشاركت هر يك از فازهاي تقويت كننده از كل خواص كامپوزيت تركيبي است. بنابراين هدف از انجام اين كار، توليد نانو كامپوزيت سطحي تركيبي آلومينيم 2024 با ذرات زيركونيا با ميانگين اندازه ذرات 15 نانومتر و گرافيت با ميانگين اندازه ذرات كمتر از 100 ميكرون با نسبت تركيبي متفاوت توسط فرآيند فرآوري اصطكاكي اغتشاشي است. براي توليد نانو كامپوزيت از يك سرعت دوراني و سرعت پيشروي ثابت، به ترتيب 1000 دور بر دقيقه و 20 ميليمتر بر دقيقه و زاويه انحراف 3 درجه استفاده شد و همچنين به منظور توزيع بهتر ذزات در زمينه، فرآيند در 2 پاس انجام شد. سپس به بررسي اثر نسبت تركيبي بر ريزساختار، خواص مكانيكي و سايشي نانو كامپوزيت پرداخته شد. براي بررسي ريزساختار از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده گرديد كه تصاوير نشان داد كه ذرات به صورت يكنواخت در ناحيه اغتشاشي توزيع شده است. آزمون‌هاي سختي و سايش به صورت پين بر روي ديسك لغزشي خشك به منظور بررسي نسبت تركيبي، خواص مكانيكي و سايشي نانو كامپوزيت توليد شده، انجام و اندازه‌گيري شد.

Hybrid ratio of each reinforcement phases in hybrid composite can be defined as proportion of its volume to total reinforcement volume of the composite. The hybrid ratio is an important factor which controls the participation extent of each reinforcement phases in overall properties of hybrid composites. Hence, in the present work, surface hybrid nano composites of Al2024, Graphite average particle size of 100 μm and ZrO2 average particle size of 15 with different. For fabrication of nano composite the tool rotation rate was set to be 1000 rpm, and its advancing speed was 20 mm/min and tilt angle of 3 degree were chosen and all samples were subjected to 2 passes of FSP to obtain more homogeneous dispersion of the reinforcements. Subsequently, effect of hybrid ratio on microstructural, mechanical and tribological properties investigated. Optical microscopy and scanning electron microscopy were utilized to perform microstructural observation on the samples showed that reinforcements are well dispersed inside the Nugget Zone. Hardness value measurements and pin on disk dry sliding wear tests were carried out to investigate effect of hybrid ratio on mechanical and tribological properties of the nano composites.