ارزیابی ریزساختار و خواص تریبولوژیکی نانوکامپوزیت مس- زیرکونیا تولید شده به روش فرآوری اصطکاکی اغتشاشی

نانومواد

مقاله 4، دوره 9، شماره 32، اسفند 1396، صفحه 275-289   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

سامان قفائی¹؛ امین ربیعی‌زاده^{* 2}

¹گروه مهندسی مکانیک، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران

²باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران

چکیده

در این پژوهش از یک ورق مس به ‌عنوان فلز پایه استفاده شده است که با افزودن نانوپودر سرامیکی ZrO₂ به آن و استفاده از فرآوری اصطکاکی- اغتشاشی نانوکامپوزیت Cu/ZrO₂ ایجاد شده است. پس ‌از‌آن خواص مکانیکی نانوکامپوزیت بوجود آمده بررسی و با فلز پایه مقایسه گردید. همچنین در بخشی دیگر از این پژوهش نمونه‌ای بدون استفاده از پودر ZrO₂ با شرایط مشابه تهیه و خواص آن به منظور مقایسه با دیگر نمونه‌ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون‌های سایش، ریزسختی و بررسی ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی، حاکی از آن است که خواص سایشی و سختی بسیار مطلوبی نسبت به فلز پایه به دست آمده و ریزدانه کردن مس که از پیش مد نظر بوده کاملا بدست آمده است. در حالت چهارگذره فرآیند با نانوذرات، لایه کامپوزیتی فرآوری‌ شده از یکنواختی و همگنی بیشتری برخوردار است و دارای خواص مکانیکی بالاتری نسبت به فلز پایه و نمونه‌های بدون پودر است. بر اساس نتایج، بیشترین میزان سختی بدست‌آمده در حالت چهارگذره با پودر و در حدود 288 ویکرز بوده است که این مقدار در مقایسه با سختی فلز پایه که در حدود 80 ویکرز بوده است افزایش بیش از 5/3 برابری را نشان می‌دهد. کمترین میزان ضریب اصطکاک مربوط به نمونه چهارگذر فرآیند با نانوذرات و با مقدار 47/0 است که این مقدار نسبت به ضریب اصطکاک فلز پایه که در حدود 81/0 بوده است، بهبود چشمگیری در خواص سایشی نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

فرآوری اصطکاکی اغتشاشی؛ نانوکامپوزیت؛ دی‌اکسید زیرکونیم؛ ریزساختار؛ خواص تریبولوژیکی

مراجع