ارزیابی ساختار و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های تیتانیوم ‌آلومینا تهیه شده توسط روش همزن اصطکاکی

چکیده

� در تحقیق حاضر با بکارگیری فرآیند همزن اصطکاکی بر زیر لایه تیتانیوم خالص تجاری، نانوکامپوزیت?های تیتانیوم-آلومینا ایجاد? گردید. به این منظور پودرهای آلومینا با اندازه��های 20 و 80 �نانومتر به صورت مجزا در داخل شکاف تعبیه شده بر سطح ورق?های زیرلایه قرار گرفت و ابزار چرخان از میان آنها عبور داده شد. با تغییر ابعاد شکاف، کامپوزیت?هایی با مقادیر مختلف کسر حجمی نانوذرات آلومینا در محدوده 8/1 تا 7/5 درصد تشکیل گردید. بررسی?های ریزساختاری به کمک میکروسکوپ?های نوری و الکترونی عبوری مشخص کرد که مهمترین عامل تعیین کننده اندازه دانه?های زمینه، فاصله نانوذرات تقویت کننده از یکدیگر و یا به عبارتی اندازه، کسر حجمی و نحوه توزیع آنها است. همچنین نتایج حاصل از آزمون?های کشش و سختی سنجی به همراه بررسی مشخصه?های ریزساختاری مشخص نمود که علاوه بر حضور ذرات سخت در زمینه، کاهش اندازه دانه زمینه و برهمکنش ذرات با ناپیوستگی?های میکروسکوپی و ذاتی ریزساختار از قبیل مرز دانه?ها و نابجایی?ها موجب بهبود چشمگیر خواص مکانیکی شده است. �

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Microstructure and Mechanical Properties of Ti-Al2O3 Nano-Composites Fabricated by Friction Stir Processing

چکیده [English]

Ti/Al2O3 nano-composites were fabricated using friction stir processing. In order to achieve nano-composites with different volume fraction and size of reinforcements, the rotating tool was travelled on the substrates along the grooves with various widths that were filled with 20 or 80nm sized Al2O3 powders. Nano-composites with Al2O3 volume fraction of 1.8 to 5.7% were resulted. Optical and transmission electron microscopy showed that the most effective factor on refining matrix grain size is the inter-reinforcements distance or in other words their volume fraction and dispersion. In addition, microstructural characterization and micro hardness and mechanical testing revealed that in addition to reinforcements, reduction of matrix grain size and interactions related to reinforcements/sub-grain features such as grain boundaries and dislocations are responsible for the enhancement of mechanical properties of the fabricated nano-composites.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Friction Stir Processing
  • Ti
  • Alumina
  • nano-composite
  • Microstructure
  • Mechanical properties