وبلاگ

منیزیم و آلیاژهای آن به دلیل استحکام ویژه‌ی بالا، خاصیت جذب ارتعاش و چگالی کم نسبت به فولاد و آلومینیوم گزینه‌ی مناسبی در کاربردهای نظامی، صنایع هوافضا و اتوموبیل‌سازی به شمار می‌روند. در کنار خواص مطلوب منیزیم، چالش‌هایی نظیر استحکام و انعطاف‌پذیری پایین به همراه مقاومت کم در برابر سایش و خزش استفاده از این آلیاژ را محدود می‌سازد؛ این عیوب با افزودن عناصر آلیاژی تا حدودی اصلاح شده، اما به منظور بهبود بیشتر خواص از روش‌های کاهش اندازه دانه، ایجاد ساختارهای هم‌محور و کامپوزیتی کردن سطح و بالک استفاده می‌گردد. افزودن ذرات تقویت‌کننده برای ساخت کامپوزیت‌های سطحی به دو روش صورت می‌گیرد:1) ذرات تقویت کننده به صورت مستقیم به زمینه اضافه شده، یا به عبارت دیگر ذرات تقویت کننده قبل از کامپوزیت‌سازی ایجاد شده باشند. 2) به صورت درجا و در حین کامپوزیت‌سازی ایجاد شوند. از مزیت‌های این روش احتمال تولید ذرات تقویت‌کننده‌ی نانومتری، قوی بودن فصل مشترک ذره و زمینه و توزیع مناسب و یکنواخت تقویت‌کننده‌ها می‌باشد. به منظور بهبود خاصیت مقاومت به سایش منیزیم از روش های پوشش‌دهی زیادی استفاده شده است. از جمله‌ی این روش‌ها می‌توان به استفاده از قوس پلاسما، لایه‌نشانی با لیزر و …. به منظور ایجاد کامپوزیت سطحی با ذرات Ni، Cu، TiN، CrNi بر سطح آلیاژ AZ91 اشاره کرد. به‌کارگیری روش‌های ذوبی در کامپوزیت‌سازی سطحی به دلیل معایبی چون ایجاد فاز مذاب، عدم کنترل فرایند، عدم توزیع یکنواخت ذرات تقویت‌کننده در زمینه و ایجاد ریزساختار غیر‌همگن و دندریتی محدود شده‌ است [1و2]. یکی از روش‌های آسان و مقرون‌ به ‌صرفه‌ی حالت جامد در تولید کامپوزیت سطحی، فرایند

 اصطکاکی اغتشاشی می‌باشد که علاوه بر اصلاح ریزساختار، بهبود خواص مکانیکی، حذف عیوب ساختار ریختگی وتولید ترکیبات بین‌فلزی، امکان ایجاد نانوکامپوزیت‌های سطحی و بالک را

در کوتاه‌ترین زمان فراهم می‌سازد. تاکنون تحقیقاتی پیرامون ساخت نانو‌کامپوزیت‌‌های سطحی و درجا، بر پایه‌ی سیستم سه‌تایی Al-Ni-O روی سطح ورق‌های آلومینیومی صورت گرفته و نتایج نشان داد که سختی سطح به حدود 5/2 برابر فلز پایه افزایش یافته است. به این ترتیب مقاومت به سایش این آلیاژ بهبود یافت [3]. در بیشتر تحقیقاتی که تاکنون به منظور ایجاد نانوکامپوزیت‌های سطحی بر پایه‌ی آلیاژهای منیزیم صورت گرفته، ذرات تقویت‌کننده‌ی غیر درجا در زمینه‌‌ی کامپوزیت مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه نمونه‌هایی از تحقیقات مختلف صورت گرفته در زمینه‌ی ساخت نانوکامپوزیت‌های زمینه منیزیم ونتایج حاصل از بررسی خواص مختلف آن به صورت خلاصه بیان شده است.

با توجه به آنکه برخی بررسی‌ها حاکی از تأثیر مناسب ترکیبات بین‌فلزی MgxCuy در زمینه‌ی منیزیم است ، در این پژوهش سعی می‌شود نانو‌کامپوزیت سطحی حاوی ترکیبات بین‌فلزی مربوط به سیستم Mg-Cu و Mg-CuO به صورت درجا و با بهره گرفتن از فرایند FSP بر سطح آلیاژ AZ91 ایجاد شده و در نهایت به منظور بررسی اثر رسوبات فاز β در ریزساختار و خواص مکانیکی و سایشی، نمونه‌ها تحت عملیات حرارتی T6 قرار گرفتند. در ادامه ابتدا به بررسی مطالعات مشابه صورت گرفته در این زمینه و توضیح نحوه‌ی انجام آزمون‌های مختلف روی نمونه‌ها پرداخته خواهد شد. در فصل چهارم نتایج آزمون‌های مختلف تجزیه و تحلیل شده و در پایان نیز جمع‌بندی از نتایج به دست آمده ارائه می‌گردد.

مروری بر منابع

2-1 معرفی منیزیم و آلیاژهای آن

منیزیم دارای ساختار HCP با نسبت هگزاگونالیته[5] ی (c/a)624/1 می‌باشد، به دلیل همین ساختار نیز فاقد قابلیت تغییر شکل پلاستیک در دمای اتاق است. دانسیته و نقطه ذوب این فلز به ترتیب 74/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب و C˚560 می‌باشد. به دلیل حساسیت به شیار بالای منیزیم، حد خستگی و تافنس این فلز کمتر از فلزات دیگر نظیر آلومینیوم است. خواص مکانیکی آلیاژهای منیزیم محدوده‌ی گسترده‌ای دارد که به ترکیب شیمیایی، شرایط (ریختگی یا کار شده)، جزئیات ساخت، عملیات حرارتی و ضخامت محصولات بستگی دارد. به جز منیزیم و کادمیم که محلول جامد پیوسته‌ای ایجاد می‌کنند، سایرآلیاژهای دوتایی غنی از منیزیم، معمولا سیستم های یوتکتیک[6] و یا گاهی پری‌تکتیک[7] را نمایش می‌دهند. منیزیم معمولاً با عناصری مثل آلومینیوم، روی، منگنز، فلزات نادر خاکی، نقره و توریم به منظور تولید آلیاژهای با استحکام بالا و وزن کم به کار می‌رود. همان طور که گفته شد تغییر شکل در منیزیم به دلیل ساختار HCP محدود شده است و در دمای محیط فقط روی صفحات اصلی {1000} و درجهت <11 >رخ می‌دهد. دوقلویی شدن[8] در این فلز روی صفحات هرمی { } صورت می‌گیرد (شکل‌های 2-1 و 2-2). البته در دمای بالاتر از˚C250، لغزش می‌تواند بر روی صفحات هرمی و منشوری نیز رخ دهد و منیزیم کار پذیرتر خواهد‌‌ بود.