بررسی رفتار سایشی کامپوزیت های درجه بندی شده عملکردی زمینه آلومینیومی تولید شده به روش ساخت افزایشی حالت جامد

مجموعه فرآیندهای ساخت افزایشی گروه جدیدی از فرایندهای ساخت هستند که در آن ها قطعه نهایی از طریق اتصال لایه به لایه مواد تولید می شود. با تغییر خواص هر لایه مانند ترکیب شیمیایی به صورت تدریجی می توان، مواد درجه بندی شده عملکردی را تولید کرد. در این میان یکی از فرایندهای حالت جامد، فرایند لایه نشانی اصطکاکی بوده که بخاطر مزیت های آن توانایی ساخت بسیاری از آلیاژها و کامپوزیت ها را دارد. در این تحقیق از این فرایند برای تولید کامپوزیت های درجه بندی شده عملکردی با زمینه آلومینیومی و ذرات تقویت کننده سیلیکون کاربید استفاده شد. بدین منظور، از پنج میله مصرفی که یکی از آن ها بدون ذرات تقویت کننده و چهار میله دیگر حاوی مقادیر ۳/۲، ۲/۴، ۳/۵، ۱/۹ درصد حجمی از ذرات سیلیکون کاربید بودند، استفاده شد. در ادامه میله های مصرفی بر روی یکدیگر رسوب داده شدند و نمونه کامپوزیتی با استفاده از پنج لایه تولید گردید. در این تحقیق اندازه دانه ها به دلیل تبلور مجدد دینامیکی ناشی از فرایند لایه نشانی کاهش پیدا کرده است. به دلیل کاهش اندازه دانه از لایه اول تا پنجم، و همچنین افزایش کسر حجمی درات سرامیکی، میزان سختی افزایش پیدا کرده است، به طوری که لایه اول و لایه پنجم به ترتیب ۲۴ و ۷۲ درصد بهبود سختی نسبت به میله اولیه داشته اند. بررسی نتایج آزمون سایش نشان داد که بر خلاف انتظار، میزان مقاومت به سایش از لایه اول به لایه پنجم کاهش یافته است. وجود مقادیر بیشتر ذرات تقویت کننده سیلیکون کاربید در لایه های بالایی، موجب شده تا این ذرات حین آزمون سایش از سطح جدا شده و در فصل مشترک پین و قطعه قرار گیرند. این پدیده منتج به ایجاد خراش هایی در سطح قطعه شده و مکانیزم سایش خراشان را از دو جسم به سه جسم تغییر داده و کاهش وزن بیشتری ایجاد کرده است. با این وجود مقاوم به سایش تمامی لایه ها در مقایسه با نمونه اولیه بهبود چشمگیری داشته است.

Keywords:

ساخت افزایشی , لایه نشانی اصطکاکی , مواد درجه بندی شده عملکردی , کامپوزیت , ذرات تقویت کننده , سیلیکون کاربید