Παραγωγή και βελτιστοποίηση μεταλλικών αφρών σύνθετης μεταλλικής μήτρας με χρήση της κατεργασίας δια τριβής με ανάδευση (Friction Stir Processing) - Δενδρινός, Αλέξανδρος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2017)
Οι μεταλλικοί αφροί αποτελούν κυψελοειδή υλικά, τα οποία διακρίνονται για το χαμηλό τους βάρος σε συνδυασμό με τις μηχανικές, χημικές και θερμοηλεκτρικές τους ιδιότητες. Ανάλογα με τον τύπο του πορώδους τους και τις ιδιότητες του μητρικού τους υλικού ανταποκρίνονται κάθε φορά σε ένα συγκεκριμένο εύρος εφαρμογών, όπου συνδυάζουν την μείωση του βάρους με την απορρόφηση ενέργειας και την παροχή ηχομόνωσης. Η ικανότητά τους να ανταποκρίνονται σε σημαντικούς εν εξελίξει κλάδους, όπως εκείνοι της αυτοκινητοβιομηχανίας και της αεροναυπηγικής, οδήγησε το επιστημονικό ενδιαφέρον προς την αναζήτηση οικονομικότερων και αποδοτικότερων μεθόδων παρασκευής τους. Στην προσπάθεια αυτή πραγματοποιήθηκαν ενέργειες για την παρασκευή των μεταλλικών αφρών μέσω της κατεργασίας δια τριβής με ανάδευση. Η διαδικασία περιλαμ-βάνει την δημιουργία σύνθετου επιφανειακού υλικού παρουσία αφριστικού παράγοντα, το οποίο στην συνέχεια θερμαίνεται έτσι ώστε να προκύψει η πορώδης δομή. Με την εν λόγω μέθοδο παρασκευής καθίσταται εφικτή η τοπική κατεργασία και ενίσχυση του μετάλλου, πράγμα το οποίο δεν ήταν δυνατό να συμβεί με τις κλασικές μεθόδους παρασκευής. Στην μεταπτυχιακή αυτή εργασία μελετήθηκε η παρασκευή συνθετικού επιφα-νειακού υλικού με διασπορά μικροσωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου (SiC) και υδριδίου του τιτανίου (TiH2) σε πλάκα κράματος αλουμινίου AA5083-H111, με την χρήση της κατεργ-ασίας δια τριβής με ανάδευση (FSP). Η προσθήκη του μίγματος καρβιδίου-υδριδίου στην πλάκα κατέστη δυνατή ύστερα από την διάνοιξη αυλακών κατά μήκος του δοκιμίου, παράλληλα στη φορά πρόωσης. Αρχικά πραγματοποιήθηκε η πρώτη σειρά πειραμάτων βάσει της οποίας παρασκευάστηκε το σύνθετο υλικό, με διαφορετικό αριθμό επαναλήψεων για κάθε έναν από τους εξεταζόμενους αύλακες. Το υλικό που προέκυψε από την διαδικασία εξετάστηκε είτε στην πρόδρομη μορφή του είτε κατόπιν θερμικής του κατεργασίας. Οι παρατηρήσεις στην ζώνη ανάδευσης του προδρόμου υλικού παρατέθηκαν στην μελέτη του αφροποιημένου δοκιμίου, με στόχο την διερεύνηση της ανεπαρκούς ανάπτυξης του πορώδους του. [ii] Στην συνέχεια εκτελέστηκε μια δεύτερη σειρά πειραμάτων για μικρότερο βάθος αυλακών, όπου σημειώθηκε βελτίωση στην ζώνη ανάδευσης των προδρόμων υλικών αλλά και στην δομή των αφροποιημένων δοκιμίων. Ενδεικτικό στοιχείο των παραπάνω αποτελεί το διάγραμμα μεταβολής του μεγίστου ύψους τους κατά την αφροποίηση, όπου η απόκριση παρουσιάζεται ομαλότερη σε σχέση με εκείνης της πρώτης σειράς. Κατόπιν εύρεσης της βέλτιστης γεωμετρίας και του καλύτερου δυνατού αριθμού επαναλήψεων, εξετάστηκε εκ νέου η παρασκευή του σύνθετου μεταλλικού υλικού για δοκίμιο μεγαλύτερης επιφάνειας, έτσι ώστε να διαπιστωθεί εάν η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί σε βιομηχανικό επίπεδο. Με την παρασκευή του σύνθετου υλικού και την θερμική κατεργασία των δοκιμίων του για τρεις διαφορετικούς χρόνους, ακολούθησαν μετρήσεις της σκληρότητας στο πρόδρομο υλικό και στον μεταλλικό αφρό του βέλτιστου χρόνου. Οι τιμές της σκληρότητας που υπολογίστηκαν και από τις δύο μορφές συγκρίθηκαν με την σκληρότητα του αρχικού κράματος.