محسن عباسی بهارانچی - دانشجوی کارشناس ارشد مهندسی مواد دانشگاه صنعتی اصفهان
فتح اله کریم زاده - دانشیار، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان
محمد حسین عنایتی - دانشیار، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

در این مقاله با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی (Friction Stir Processing:FSP) نانو کامپوزیت های حاوی ذرات تقویت کننده در سیستم Al-Ni-O بر سطح قطعات متالورژی پودر آلومینیومی ایجاد و خواص مکانیکی آن بررسی شد. به منظور رفع معایب روش های متداول در تولید نانو کامپوزیت های سطحی با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی، از ایده جدیدی جهت ساخت نانو کامپوزیتی سطحی استفاده شد. بر این اساس ابتدا مخلوط پودرهای آلومینیوم و نیکل خالص (Al-15wt%Ni) تحت عملیات پرس سرد با فشار 225 مگاپاسکال قرار گرفته و سپس در دمای 520 درجه سانتیگراد به مدت 20 دقیقه سینتر شدند و نمونه های بالک Al-15wt%Ni به دست آمد. در ادامه به منظور توسعه نانو کامپوزیت مورد نظر بر سطح قطعات، فرایند اصطکاکی اغتشاشی روی نمونه های Al-15wt%Ni اعمال شد و ساختار و خواص نانو کامپوزیت ایجاد شده توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و آزمایش ریز سختی سنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین به منظور تعیین فازهای موجود در ساختار از آنالیز پراش پرتوایکس استفاده شد. بررسی ریزساختار، آنالیز فازی و آنالیز EDS نمونه های نانو کامپوزیتی حاکی از ایجاد ذرات Al3Ni در زمینه آلومینیومی در اثر واکنش پودرهای نیکل و الومینیوم در اثر اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی بود. بررسی های انجام شده با TEM نشان داد با اعمال پاس های بعدی فرایند اصطکاکی اغتشاشی، ذرات تقویت کننده به طور یکنواخت در زمینه آلومینیومی پراکنده شدند. مکانیزم تشکیل نانو کامپوزیت مورد نظر به این صورت پیشنهاد شد که در اثر اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی به دلیل اعمال کرنش پلاستیک زیاد، واکنش آلومینیوم و نیکل در فصل مشترک Al/Ni صورت می گیرد. سختی بیشینه برای نمونه های فلز پایه، نمونه فرایند شده و نمونه نانو کامپوزیتی بعد از شش پاس فرایند، به ترتیب 30 و 41 و 89 ویکرز اندازه گیری شد.

نانو کامپوزیت زمینه آلومینیومی، فرایند اصطکاکی اغتشاشی، ذرات تقویت کننده Al-Ni-O، سختی سنجی