بررسی تاثیر افزودن نیترید آلومینیوم و گرافن بر خواص مکانیکی و مشخصات ریز ساختاری کامپوزیت های بر پایه دی بوراید تیتانیم تولید شده به روش تف جوشی پالسمای جرقه ای-شبیه سازی فرایند برش متعامد با استفاده از ابزار برشی بر پایه ۲TiB

در این پژوهش، مشخصات ریزساختاری و خواص مکانیکی کامپوزیت بر پایه دی بوراید تیتانیم تقویت شده با نیترید آلومینیوم و گرافن جهت کاربرد به عنوان ابزار برشی بررسی شده است. تف جوشی پودرهای دی بوراید تیتانیم، نیترید آلومینیوم و گرافن به ترتیب با ۷۵ ،۲۰ و۵ درصد وزنی و با روش تفجوشی پالسمای جرقه ای (SPS ) در دمای ۱۹۰۰ درجه سانتیگراد، فشار ۴۰ مگاپاسکال و به مدت۷ دقیقه در شرایط خالء انجام گرفت. خواص مکانیکی شامل سختی و چقرمگی شکست و همچنین ریزساختار نمونه ها با استفاده از ابزارهای میکروسکوپی و مکانیکی استاندارد ارزیابی شد. عالوه بر این، شبیه سازی فرآیند برش متعامد به منظور تحلیل رفتار ابزار و قطعهکار در شرایط مختلف با نرم افزار DEFORM D۲ انجام گرفت. تحقیقات انجام شده نشان میدهد که افزودن گرافن به کامپوزیت AlN-۲TiB از رشد دانهها جلوگیری کرده و موجب افزایش چگالی نسبی و بهبود چقرمگی شد، که یکی از مکانیزم های افزایش چقرمگی به انحراف ترک ها در مرزدانه ها نسبت داده شد. با این حال، افزودن گرافن تاثیر قابل توجهی بر سختی کامپوزیت نداشت. شبیه سازی برش متعامد نشان داد که افزایش سرعت برش و کاهش شعاع نوک ابزار باعث کاهش نیروی برش و بار تغذیه میشود، در حالی که دمای ابزار و قطعهکار افزایش می یابد. از جمله نتایج این آزمایش می توان به تحلیل هندسه براده ها و توزیع تنشها اشاره کرد که با افزایش سرعت برش، هندسه براده ها تغییر کرده و شعاع انحنای آن ها کاهش می یابد. همچنین، توزیع تنش در منطقه تغییر شکل متمرکز است. این پژوهش نشان می دهد که کامپوزیت Gr۵-AlN-۲TiB پتانسیل مناسبی برای کاربرد در ابزارهای برش دارد.

کلیدواژه ها:

دی بوراید تیتانیم ، کامپوزیت ، نیترید آلومینیوم ، شبیه سازی ، ابزار برشی