بررسی سختی و رفتار تریبولوژیکی نانوکامپوزیت سطحی Al/Al2O3-TiB2 ساخته شده با فرآوری هم‌زن اصطکاکی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد

2 دانشیار، دانشکده مکانیک، واحد تیران، دانشگاه آزاداسلامی، تیران

چکیده

در این پژوهش از روش جدید فرآوری هم‌زن اصطکاکی (FSP) جهت ایجاد لایه نانوکامپوزیت سطحی Al/Al2O3-TiB2 استفاده شد. بررسی ریزساختار، نحوه توزیع ذرات تقویت کننده و چسبندگی لایه کامپوزیتی به زیر لایه، توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج سختی نشان داد که سختی لایه نانوکامپوزیتی به دلیل ریز شدن دانه‌ها بر اثر تبلور مجدد دینامیکی و وجود ذرات سخت سرامیکی Al2O3-TiB2 در حدود 70 درصد بالاتر از سختی آلومینیوم اولیه است و در بیشینه مقدار خود به 95 ویکرز می‌رسد. به منظور بررسی رفتار سایشی نمونه‌های نانوکامپوزیتی، آلومینیوم اولیه و همچنین آلومینیوم FSP شده از آزمون سایش استفاده شد و مکانیزم‌های غالب در سایش نمونه‌ها و نرخ سایش آنها با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج حاکی از افزایش قابل توجه مقاومت به سایش لایه نانوکامپوزیت Al/ Al2O3-TiB2 می باشد که به دلیل سختی بالا وریز شدن دانه ها ناشی از تبلور مجدد در ناحیه همزده می باشد.

کلیدواژه‌ها


 

[1]     M. Indira Rani, R. N. Marpu & A. C. S. Kumar, “A study of process parameters of friction stir welded AA 6061 Aluminum alloy in O and T6 conditions”, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 6, No. 2, pp. 293-297, 2011.

 

[2]     V. Balasubramanian, “Relationship between base metal properties and friction stir welding process parameters”, Materials Science and Engineering: A, Vol. 480, pp. 397–40, 2008.

 

[3]     K. Kalaiselvan & N. Murugan, “Role of friction stir welding parameters on tensile strength of AA6061−B4C composite joints”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 23, pp. 616−624, 2013.

 

[4]     M. Samiee, A. Honarbakhsh & F. Kashani, “Microstructural and mechanical evaluations of Al/AlN Nano-Composite surface layer produced via friction stir processing”, Australian Journal of Basic and Applied Sciences, Vol. 5, No. 9, pp. 1622-1626, 2011.

 

[5]     G. Mathers, “The welding of aluminium and its alloys”, Woodhead Publishing Limited, Abington Hall, Abington Cambridge CB1 6AH, England, pp. 37-50, 2002.

 

[6]     G. Nandipati, N. Rao.Damera & R. Nallu ,“Effect of Microstructural changes on Mechanical properties of Friction stir welded Nano SiC reinforced AA6061 composite”, International Journal of Engineering Science and Technology, Vol. 2, pp. 6491-6499, 2010.

 

[7]     Kurt, I. Uygur & E. Cete, “Surface Modification of aluminium by friction stir processing”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 211, pp. 313-317, 2011.

 

[8]     R. S. Mishra, Z. Y. Ma & I. Charit, “Friction stir processing: a novel technique for fabrication of surface composite”, Materials Science and Engineering, Vol. 341A, pp. 307-310, 2003.

 

[9]     R. S. Mishra, “Friction Stir Welding and Processing, Center for Friction Stir Processing”, University of Missouri-Rolla Murray W. Mahoney, Rockwell Scientific Company, ASM International, pp. 1-5, 2007.

 

[10] S. A. Zarghani, S. F. Kashani-Bozorg & A. Zarei-Hanzaki, “Microstructures and mechanical properties of Al/Al2O3 surface nano-composite layer produced by friction stir processing”, Material Science Engineering, Vol. 500A, pp. 84–91, 2009.

 

[11] M. Yang, C. Xu, C. Wu, K. Lin, Y. Chao & L. An, “Fabrication of AA6061/Al2O3 nano ceramic particle reinforced composite coating by using friction stir processing”, Journal of  Materials Science, Vol. 45, pp. 4431–4438, 2010.

 

[12] Y. Mazaheri, F. Karimzadeh & M. H. Enayati, “A novel technique for development of  A356/Al2O3 surface nanocomposite by friction stir processing”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 10, pp. 04-15, 2011.

 

[13] S.A. Alidokht, A. Abdollah-zadeh, S. Soleymani, H. Assadi, "Microstructure and tribological performance of an aluminum alloy based hybrid composite produced by friction stir processing", Material Design, Vol. 32, pp. 2727–2733, 2011.

 

[14] Zarghani, S. F. Kashani-Bozorg & A. Zarei-Hanzaki, “Wear assessment of Al/ Al2O3 nano- compositesurface layer produced  using friction stir processing”, Wear, Vol. 270, pp. 403-412, 2011.

[15]    م. ع. صفرخانیان، م. گودرزی و س. م. ع. بوترابی، " مکانیزم تشکیل دانه ها در منطقه اختلاط حین جوشکاری اصطکاکی اختلاطی و بررسی سرعت دورانی ابزار و سرعت جوشکاری بر اندازه دانه ها"˓ فرآیندهای نوین در مهندسی مواد˓ دوره 6، شماره 2، صفحه 9-19، 1391.

 

[16] R. S. Mishra & Z. Y. Ma, “Friction stir welding and processing”, Materials Science and Engineering R 50, pp. 1-78, 2005.

 

[17] B. Zahmatkesh, M. H. Enayati & F. Karimzadeh, “Tribological and microstructural evaluation of friction stir processed Al2024 alloy”, Materials and Design, Vol. 31, pp. 4891–4896, 2010.

 

N. Hosseini, F. Karimzadeh, M. H. Abbasi & M. H. Enayati, “A comparative study on the wear properties of coarse-grained Al6061 alloy and nanostructured Al6061-Al2O3 composites”, Tribology International, Vol. 54, pp. 58-67, 2012.