مجله علمی-پژوهشی علوم و فناوری جوشکاری ایران

در مطالعه حاضر از فرایند اصطکاکی اغتشاشی(FSP) برای تولید کامپوزیت هیبریدی سطحی Al/ZrO_۲/ZrSiO_۴ در سرعت چرخش ثابت ۱۴۰۰ دور بر دقیقه و سرعت‌های پیشروی ۲۰، ۲۵، ۵/۳۱ و ۴۰ میلی‌متر بر دقیقه استفاده گردید. لذا هدف از مطالعه مذکور بررسی تاثیر سرعت پیشروی ابزار بر ریزساختار، سختی و رفتار سایشی کامپوزیت هیبریدی سطحی فوق الذکر و مقایسه آن با آلومینیوم ۵۰۵۲ خام است. بررسی‌ها نشان داد، در اثر عملیات FSP یک ساختار ریزدانه ایجاد می‌گردد که با حضور ذرات ZrO_۲ و ZrSiO_۴ سختی و مقاومت سایشی نمونه‌ها در مقایسه با نمونه خام بهبود می‌یابد. همچنین نتایج نشان داد، در بین نمونه‌های FSP شده، نمونه با سرعت پیشروی ۲۰ میلی‌متر بر دقیقه دارای بالاترین سختی و مقاومت سایشی است. دلیل این موضوع آنست که در این نمونه بدلیل سرعت پیشروی کمتر در مقایسه با سایر نمونه‌ها، گرمای بیشتری ایجاد شده که منجر به توزیع مناسب تر و ریزشدن بیشتر ذرات گردیده است. بنابراین در نمونه با سرعت پیشروی ۲۰ میلی‌متر بر دقیقه، سختی و مقاومت سایشی در مقایسه با نمونه خام به ترتیب %۳/۲۷ و %۹/۶۸  افرایش می‌یابد. همچنین بررسی سطوح سایش نمونه‌ها نشان داد مکانیزم سایش در نمونه خام سایش چسبان قوی است که در اثر عملیات FSP و کامپوزیت سازی سطوح بدلیل ریز شدن دانه‌ها و افزایش سختی، مکانیزم سایش به چسبان ضعیف تبدیل شده است، لذا مقاومت به سایش نمونه‌های FSP بهبود یافته است.
 

در این پژوهش فولاد زنگ‌نزن ۳۱۶L و سرمت WC-۱۰Co توسط روش اتصال فاز مایع گذرا با استفاده از لایه میانی BNi-۲ در دو ضخامت ۲۵ و ۵۰ میکرومتر به یکدیگر متصل شدند. فرایند اتصال نمونه‌ها در دمای ۱۰۵۰ درجه سانتی‌گراد و در زمان‌های نگهداری ۱، ۱۵ و ۳۰ دقیقه انجام شد. پس از انجام عملیات اتصال ریزساختار اتصالات ایجاد شده با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز تفکیک انرژی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌های ریزسختی سنجی و تنش کششی-برشی نیز جهت مطالعه رفتار مکانیکی نمونه‌ها انجام گرفت. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که مکانیزم شکل‌گیری ناحیه انجمادی در تمامی نمونه‌ها، مکانیزم انجماد همدما بوده و در اثر انجام اتصال یک ناحیه انجمادی همدما ایجاد می‌شود. همچنین تنها فاز موجود در منطقه انجمادی هم دما محلول جامد پایه نیکلی بود. در منطقه متأثر از نفوذ سمت ماده پایه فولادی فارغ از ضخامت لایه میانی بورایدهای کمپلکس و در منطقه متأثر از نفوذ سمت ماده WC-Co فاز ترد و شکننده اتا ایجاد شد. بررسی ریزسختی نمونه‌ها نشان داد که حداکثر سختی در تمامی نمونه‌ها متعلق به ماده پایه WC-Co و در حدود ۱۱۰۰ ویکرز بوده که دلیل آن وجود ذرات سخت WC بود. همچنین حداکثر استحکام کششی-برشی حدود ۲۴۰ مگاپاسکال و متعلق به نمونه متصل شده در زمان ۱۵ دقیقه با استفاده از لایه میانی با ضخامت ۵۰ میکرومتر بود.