تأثیر تعداد پاس در فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر توزیع ذرات تقویت‌کننده و خواص مکانیکی کامپوزیت Al/SiC+BNh

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد

چکیده

در این تحقیق بمنظور بهره‌مندی همزمان از سختی بالای ذرات کاربید سیلیسیم(SiC) و روانکاری ذرات نیتریدبور هگزاگونال(BNh)، کامپوزیت هیبریدیAl/(SiC+BNh) توسط فرآیند فرآوری اصطکاکی اغتشاشی(FSP) بر سطح زیرلایه 1050Al-  ایجاد شد. مطالعات ساختاری انجام شده توسط میکروسکوپ نوری حاکی از اصلاح دانه‌بندی و کاهش اندازه دانه‌های در منطقه اغتشاشی(کاهشی حدود 22% نسبت به اندازه دانه فلز پایه) بود. همچنین مطالعات ساختاری دقیق‌تر توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزگر Map-EDS دلالت بر توزیع یکنواخت ذرات BNh و SiC در زمینه 1050 Al- داشت. بررسی‌های ریزساختاری انجام شده نشان داد که با افزایش تعداد پاس اندازه دانه‌ در نواحی TMAZ و HAZ با پدیده رشد دانه مواجه و اندازه دانه‌ این مناطق در حدود 20% بزرگ‌تر از اندازه دانه‌ فلز پایه بود. ارزیابی ریزسختی نمونه‌ها نشان داد که با افزایش تعداد پاس‌های FSP، سختی مقطع اغتشاشی از  HV5±60 در نمونه تک پاس به حدود HV5±100 در نمونه 8 پاس افزایش می‌یابد که نسبت به سختی فلز پایه افزایشی حدود 70% را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


1. A. Thangarasu, N. Murugan, I. Dinaharan, and Sjvijay, Microstructure and micro hardness of AA1050/TiC surface composite fabricated using friction stir processing, sadhana, 37 (2012), 579–586.
2. E.R.I. Mahmoud, M. Takahashi, T. Shibayanagi,K. Ikeuchi, Fabrication of surface -hybrid-MMCS layer on aluminum plate by friction stir processing and its wear characteristics, Materials Transactions, 50 (2009), 1824 – 1831.
3. H. R. Akramifard, M. Shamanian, M. Sabbaghian, M. Esmailzadeh, Microstructure and mechanical properties of Cu/SiC metal matrix composite fabricated via friction stir processing, Materials and Design, 54 (2014), 838–844.
4. A. Dolatkhah, P. Golbabaei, M.K. Besharati Givi, F. Molaiekiya, Investigating effects of process parameters on microstructural and mechanical properties of Al5052/SiC metal matrix composite fabricated via friction stir processing, Materials and Design, 37 (2012), 458–464.
5. C. Maxwell Rejil, I. Dinaharan, S.J. Vijay, N. Murugan, Microstructure and sliding wear behavior ofAA6360/(TiC + B4C) hybrid surface composite layer synthesized by friction stir processing on aluminum substrate, Materials Sciencesand Engineering, 552(2012), 336–344.
6.S. F. Kashani-Bozorg, K. Jazayeri, Formation of Al/B4C surface nano composite layers on 7075 Al alloy employing friction stir processing, Nanoscience and Nano Technology International Conference on Nanoscience and Nanotechnology, 1136(2009), 715–719.
7. F. Khodabakhshi,  A. Simchi, A.H. Kokabi,  M. Nosko, F. Simancik, P. Svec, Microstructure and texture development during friction stir processing of Al–Mg alloy sheets with TiO2nanoparticles, Material Sciences and Engineering, 605(2014) 108–18.
8. I.S. Lee, C.J. Hsu, C.F.Chen, N.J. Ho, et al, Particle-reinforced aluminum matrix composites produced from powder mixtures via friction stir processing, Composites Science and Technology, 71(2011), 693-698.
9. Ma, Z.Y, A.L. Pilchak, M.C. Juhas, J.C. Williams, Microstructural refinement and property enhancement of cast light alloys via friction stir processing, Scripta Materialia,  58(2008), 361-366.
10. Y. Mazaheri, F. Karimzadeh, M .H. Enayati, A novel technique for development of A356/Al2O3 surface Nano composite by friction stir processing, Journal of Materials Processing Technology, 21),1614– 1619.
11. Z.Y. Ma, Friction Stir Processing Technology, Metallurgical and Metallurgical and Materials Transactions, 39 (2008), 642-658.
12. C. Maxwell Rejil, I. Dinaharan, , S.J. Vijay, N. Murugan, Microstructure and sliding wear behavior of AA6360/(TiC + B4C)  hybrid surface composite layer synthesized by friction stir processing on aluminum substrate, Materials Science and Engineering, 552 (2012), 336– 344.
13. S.R. Anvari, F. Karimzadeh, M.H. Enayati, A novel route for development of Al–Cr–O surface nano-composite by friction stir processing, Journal of Alloys and Compounds, 562(2013), 48–55.
14. M. Golmohammadi, M. Atapour, A. Ashrafi, Fabrication and wear characterization of an A413/Ni surface metal matrix composite fabricated via friction stir processing, Materials Design, 85 (2015), 471-482.
15. L. Zhou, H.J. Liu, Q.W. Liu, Effect of rotation speed on microstructure and mechanical properties of Ti–6Al–4V friction stir welded joints, Materials and Design, 31 (2010), 2631–2636.
16. A. R. Globus, A new high-temperature lubricant for hot rolling, Iron and Steel Engineer, (1970), 93–94.
17. Y. J. Hwu, C.  T. Hsu,  F. Wang, Measurement of friction and the flow stress of steels at room and elevated temperatures by ring-compression tests, Journal of Materials Processing Technology, 37(1996), 319–335.
18. Z. Hong, Z. Zhao, B. Jun, Z. Lei, C. Tao, Effect of viscosity on material behavior in friction stir welding process, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 16 (2006), 1045-1051.
19. H.B. Chen, K. Yan, T. Lin , S.B. Chen, C. Jiang, Y. Zhao, The investigation of typical welding defects for 5456 aluminum alloy friction stir welds, Materials Science and Engineering, 433(2006), 64-69.
20. A. H. Feng, Z. Y.  Ma, Microstructural evolution of cast Mg–Al–Zn during friction stir processing and subsequent aging, Acta Material, 57(2009), 4248–4260.
21. F. John Humphreys, P.B. Prangnell and R. Priestner, Fine-grained alloys by thermo mechanical processing, Current Opinion in Solid State and Materials Science, 5 (2001), 15-21.
22. B. Zahmatkesh, M.H. Enayati and F. Karimzadeh, Tribological and microstructural evaluation of friction stir processed Al2024 alloy, Materials and Design, 31 (2010), 4891 -4896.
23. Physical metallurgy Principles", New York,(1973).
24. جورج ای. دیتر، متالورژی مکانیکی. مترجم: شهره شهیدی، چاپ سوم، ویرایش اول، (1387)، مرکز نشر دانشگاهی.
25. R.S. Mishra, Z.Y. Ma, Friction stir welding and processing, Materials Science and Engineering, 50 (2005), 1–78.
26. M. Sarkari Khorrami, M.  Kazeminezhad, and A. H. Kokabi, Microstructure evolutions after friction stir welding of severely deformed aluminum sheets, Materials & Design, 40 (2012), 364-372.
27. هراتی ف، شمعانیان م  و عطاپور م ، بررسیتأثیرسرعتپیشرویابزاردرفرآینداصطکاکیاغتشاشیبرروی ریزساختاروسختیآلیاژآلومینیوم 7075، ششمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریخته گری ایران.
28. آبنار ب، کاظمی نژاد م و کوکبی ا.ح ، بررسی تاثیر حرارت ورودی بر روی خواص مکانیکی و ریزساختاری در اتصال آلیاژ AA3003-H18 توسط جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، هفتمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریخته گری ایران.
29. D. Yadav and R. Bauri, Effect of friction stir processing on microstructure and mechanical properties of aluminum, Materials Science and Engineering, 539 (2012), 85-92.
30. نامی ح،  کوکبی ا .ح  و مداح حسینی ح.ر، تولیدکامپوزیتزمینهفلزیآلومینیمهمراهبانانوذراتتقویتکننده TiO2 بااستفادهازعملیاتاصطکاکیاغتشاشی. ششمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریخته گری ایران.
31. V. Balasubramanian, Relationship between base metal properties and friction stir welding process parameters, Materials Science and Engineering, 480 (2008), 397-403.