بررسي خواص فيزيكي و مكانيكي نانو كامپوزيت Cu/TiO2 توليد شده به روش متالورژي پودر/ اكسيداسيون داخلي

Evaluation Physical and Mechanical Properties of Cu/TiO2 Nanocomposite Fabricated by powder metallurgy and Internal oxidation

كامپوزيت هاي پايه مس تقويت شده با ذرات اكسيد تيتانيم به سبب هدايت الكتريكي و گرمايي مناسب، حفظ استحكام در دماي بالا و مقاومت به سايش خوب، ماده مناسب براي كنتاكت هاي الكتريكي است. در اين پژوهش سنتز نانو كامپوزيت زمينه مسي با ذرات تقويت كننده اكسيد تيتانيم (Cu/TiO2p) با استفاده از متالورژي پودر و با به كارگيري فرآيند اكسيداسيون داخلي با درصد هاي مختلف TiO2، انجام شد. به منظور تخمين زمان و نسبت گلوله به پودر بهينه در آلياژسازي مكانيكي مخلوط پودرهاي مس و تيتانيم، و اطمينان از اكسيداسيون داخلي تيتانيم پس از زينتر، مورفولوژي ذرات پودرها با ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد. با توجه به نتايج ، خواص فيزيكي كامپوزيت مانند چگالي و مقاومت الكتريكي ويژه پس از اكسيداسيون داخلي، نسبت به محلول جاكد مس-تيتانيم تغيير مي كند. آزمايش سايش مطابق با استاندارد ASTM-G99 توسط دستگاه پين بر ديسك در نيروهاي اعمالي 20 نيوتن و سرعت لغزشي ثابت 0/25m/s در سه مسافت لغزشي مختلف انجام شد. بر اساس نتايج با افزايش مسافت لغزشي، مقدار كاهش حجم ماده افزايش يافته و با افزايش درصد فاز تقويت كننده، نرخ سايش نانو كامپوزيت كاهش مي يابد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني سطوح سايش بر مي آيد كه مكانيزم هاي غالب سايش، سايا، تورقي و اكسيداسيون است.

Copper base composite reinforced with TiO2, because of good electrical and thermal conductivity, strength in high temperature and good wear resistance is suitable for contact materials. In this paper composites were made by mechanical alloying and internal oxidation. In order to estimate suitable time and ball to powder ratio of milling for mechanical alloying and to ensure of complete internal oxidation of Ti, after sintering, SEM micrograph and XRD analyses were carried out. Properties such as density, specific electrical resistivity and hardness of nanocomposite specimens were improved in compare with Cu(Ti) solid solution. Dry sliding wear test were carried out according to ASTM G-99 standard using pin-on-disk equipment at a sliding speed of 0.25m/s and normal load 20N, in distances of 1000, 2000 and 3000m using Pin on Disk equipment.. The results indicated that the wear rate of Cu/TiO2 Nanocomposite decreased with increasing the amount of TiO2. Wear mechanism of composites were investigated by using SEM micrograph of worn surfaces of specimens.As the sliding distance increased, the dominante mechanism is abrasive, delamination and oxidation respectively.