تحلیل آماری پارامترهای موثر بر خواص مکانیکی کامپوزیت سطحی Al7075/Al2o3 حاصل از فرآوری اصطکاکی اغتشاشی با استفاده از روش رویه پاسخ

برای بهبود خواص آلومینیم و آلیاژهای آن، راهکارهای متنوعی همچون: کاهش اندازه دانه، افزودن عناصر آلیاژی و کامپوزیت سازی، مورد توجه قرار گرفته است. در این میان، استفاده از فرآیندهای حالت جامد همچون فرآوری اصطکاکی اغتشاشی به منظور ایجاد کامپوزیت‌ سطحی در دمای زیر نقطه ذوب، بسیار مناسب است. از این‌رو، با توجه به قابلیت فرآوری اصطکاکی اغتشاشی به عنوان یک فرآیند حرارتی – مکانیکی و مزایای آن در تولید کامپوزیت سطحی زمینه فلزی، در پژوهش پیش‌رو، کامپوزیت‌های سطحی آلومینیم 7075 با به کارگیری ذرات تقویت کننده از جنس اکسید آلومینیم، با استفاده از این فرآیند و منطبق بر اصول طراحی آزمایش، تولید شدند‌. بدین منظور، روش رویه پاسخ به عنوان روش طراحی آزمایش، انتخاب گردید و متغیرهای: سرعت دورانی ابزار، نرخ پیشروی ابزار، قطر شانه ابزار و اندازه ذرات تقویت کننده به عنوان متغیرهای ورودی فرآیند، تعیین شدند. در ادامه، تحلیل آماری پارامترهای موثر بر خواص مکانیکی کامپوزیت‌ سطحی al7075/al2o3 به انجام رسید. نتایج حاصل از آنالیز واریانس و تحلیل رگرسیون داده‌های حاصل از آزمون‌های تجربی، صحت و دقت معادلات رگرسیون را مورد تایید قرار داد و نشان داد که عبارات خطی، تعاملی و سهموی از متغیرهای ورودی فرآیند، بر استحکام تسلیم و سختی نمونه‌های کامپوزیتی موثر هستند. همچنین، نرخ پیشروی ابزار و اندازه ذرات تقویت‌کننده به ترتیب به عنوان موثرترین عوامل خطی بر استحکام تسلیم و سختی قطعات کامپوزیتی معرفی شدند.

Statistical Analysis of Parameters Affecting the Mechanical Properties of Surface Composite Al7075/Al2O3 Produced by Friction Stir Processing Using Response Surface Methodology

In order to improve the properties of aluminum and its alloys, various solutions have been considered, such as: reduction of grain size, addition of alloying elements and composite manufacturing. In this regard, the use of solidstate processes such as friction stir processing (FSP) to create surface composite at temperatures below the melting point is very suitable. Hence, considering the FSP ability as a thermomechanical process and its advantages in the production of surface composite, in the present study, the Al7075 surface composites with the use of reinforcing particles (Al2O3) were produced using this process in accordance with the DOE principles. To this end, the response surface methodology (RSM) was selected as the experiment design technique. So, the factors such as: tool rotational speed, tool feed rate, tool shoulder diameter, and reinforcing particle size were identified as the input variables. Then, statistical analysis of variables affecting the mechanical properties of surface composite Al7075/Al2O3 was performed. The obtained results from analysis of variance (ANOVA) and regression analysis of experimental data, confirmed the accuracy of regression equations. Furthermore, it is shown that the linear, interactional and quadratic terms of the input variables are effective on the yield strength and hardness of the composite samples. Also, the tool feed rate and the reinforcing particle size were introduced as the most effective linear factors on the yield strength and hardness of the composite components, respectively.