بررسی تاثیر مقادیر ذرات B4C بر سختی و مقاومت به سایش کامپوزیت Al-SiC-B4C ایجاد شده به روش GTAW بر آلیاژ AA332
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوینمیلاد امینی 1 , حامد ثابت 2 , بنفشه کاربخش راوری 3
1 - دانشجوی کارشناسی ارشدمهندسی مواد، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران
2 - دانشیار گروه مهندسی مواد، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران
3 - استادیار گروه مهندسی مواد، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران
الکلمات المفتاحية: مقاومت به سایش, کامپوزیت سطحی, B4C, GTAW,
ملخص المقالة :
در تحقیق حاضر کامپوزیت سطحی Al-SiC-B4C با مقادیر مختلف B4C بر روی سطح آلیاژ AA332 پیش نشت شد. نمونهها به وسیله فرآیند GTAW ذوب و کامپوزیت سازی سطحی شدند. بررسیهای ریزساختاری به وسیله میکروسکوپ نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) نشان دادند که فازهای تقویت کننده SiC و B4C تمایل بالایی برای قرارگیری بر روی مرزدانهها و در مجاورت آنها دارند. نتایج نشان داد که با افزایش میزان B4C میل به تشکیل Al3B4C و Al4C3 افزایش مییابد. با افزایش میزان B4C سختی لایه کامپوزیتی تا 182 ویکرز، بیش از دو برابر افزایش یافت. برخلاف سختی، مقاومت به سایش با افزایش میزان B4C رفتار متفاوتی نشان داد. نتایج آزمون سایش پین بر روی دیسک نشان داد که وجود B4C در هر صورت، منجر به کاهش نرخ سایش می گردد؛ اما پس از طی مسافت 1000 متر با افزایش میزان B4C نرخ سایش افزایش یافت. با بررسی سطوح فرسوده توسط SEM مشخص شد که مکانیزم سایشی با افزایش B4C از چسبان به خراشان تغییر میکند.
- ثابت. حامد.، 1387، " انتخاب مواد فلزی " ، نشر فنی امیر، کرج، صفحات 37-41.
2- Abouei. V., Saghafian. H., Shabestari. S. G., Zarghami. M., 2010, "Effect of Fe-rich Intermetallics on the Wear Behavior of Eutectic Al–Si Piston Alloy (LM13)", Materials and Design, Vol. 31, pp.3518–3524.
3- ASM Handbook, 1993, "Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials", American Society for Metals, Metals Park, OH, Vol. 2, 3rd Printing.
4- Abouei. V., Shabestari. S. G., Saghafian. H., 2010, " Dry Sliding Wear Behaviour of Hypereutectic Al–Si Piston Alloys Containing Iron-rich Intermetallics", Mateial Characterization, Vol. 61 , pp.1089–1096.
5- استیری. آرش، حیدرزاده سهی. محمود، ثابت. حامد، " بررسی خواص سایشی لایه روکشی حاوی 25 سیلیسیوم روی آلیاژ LM13 توسط فرآیند سطح کاری اصطکاکی "، پانزدهمین کنفرانس ملی جوش و بازرسی و چهارمین کنفرانس ملی آزمایشهای غیر مخرب، دانشگاه شهید چمران اهواز، 9 و 10 دی ماه 1393.
6- استیری. آرش، حیدرزاده سهی. محمود، ثابت. حامد، " تاثیرسرعت خطی برضخامت وکیفیت اتصال لایه روکشی ایجاد شده روی آلومینیم LM13 توسط فرآیند سطح کاری اصطکاکی "، پانزدهمین کنفرانس ملی جوش و بازرسی و چهارمین کنفرانس ملی آزمایشهای غیر مخرب، دانشگاه شهید چمران اهواز، 9 و 10 دی ماه1393.
7- N. Saini, D.K. Dwivedi, P.K. Jain, H. Singh, " Surface Modification of Cast Al-17%Si Alloys Using Friction Stir Processing ", Procedia Engineering, Volume 100, 2015, Pages 1522-1531.
8- P. Wang, J.P. Li, Y.C. Guo, Z. Yang, J.L. Wang " Ceramic coating formation on high Si containing Al alloy by PEO process ", Surface Engineering, Vol. 32, 2016, pp. 428-434.
9 -اسحاقی. اکبر.، راثی زاده غنی. جعفز.، قاسمی منفرد راد. حمید رضا.، تقی آبادی. رضا.، 1388، " بررسی اثر عملیات حرارتی محلول سازی بر ریزساختار و خواص سایشی آلیاژ آلومینیوم 332 "، نشریه دانشکده فنی، دوره 43، شماره 2، 139-148.
10- Guoliang Hou, Yulong An, Xiaoqin Zhaoa, Huidi Zhou, Jianmin Che, Shuangjian Li, Xia Liua, Wen Deng, " Improving interfacial, mechanical and tribological properties of alumina coatings on Al alloy by plasma arc heat-treatment of substrate ", Applied Surface Science, Vol. 411, 2017, Pp. 53–66.
11-Li-ping Zhao, Zong-de Liu and Bin Li, " Microstructure and Properties of in-situ Synthesized Composite Coating by tungsten inert gas Cladding, " Advanced Materials Research Vol. 314-316, 2011, pp. 296-299.
12- Lotfi. Behnam., Rostami. Mehdi., Sadeghiab. Zohreh., " Effect of Silicon Content on Microstructure of Al−Si/SiCp Composite Layer Cladded on A380 Al Alloy by TIG welding process ", Transaction of Nonferrous Materials Society of China, Vol 24, 2014, pp. 2824−2830.
13- Wenbo. Tang., Conghui. Lu., Yanpeng. Li., , " Investigation on TiCP/Al Composite Coating by TIG Cladding, Applied Mechanics and Materials, Vols. 490-491, 2014, pp 29-33.
14- ثابت. حامد.، 1392، " بازسازی قطعات تحت سایش به وسیله جوشکاری، کاوش جوش "، صفحات 1-10.
15- P.H. Chong, H.C. Man, T.M Yue, " Microstructure and wear properties of laser surface-cladded Mo-WC MMC on AA6061 aluminum alloy ", Surface and Coatings Technology, Vol. 145, 2001, pp. 51-59.
16- Jiang Xu, Yide Kan, Wenjin Liu, " In-Situ Synthetic TiB2 Particulate Reinforced Metal Matrix Composite Coating On AA2024 Aluminum Alloy by Laser Cladding Technology ", Surface Review and Letters, Vol. 12, No. 4, 2005, pp. 561–567.
17- ASTM E82-16 " Standard Test Methods for Vickers Hardness and Knoop Hardness of Metallic Materials " ASTM, Feb 2016.
18- ASTM G99 – 17, Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus.
19- ASM Handbook, Formerly Tenth Edition, Metals Handbook, Vol. 9, "Metallography and Microstructures", ©1990, by ASM International, 3rd Printing, November 1993.
20- یدلله تبار. حسین، ثقفیان. حسن، شبستری. سعید، " بررسی تاثیر ارتعاشات مکانیکی در حین انجماد بر خواص مکانیکی و ریز ساختار آلیاژ آلومینیوم"، نشریه بین المللی علوم مهندسی دانشگاه علم و صنعت ایران، ویژه نامه مهندسی مواد و متالورژی، جلد 19، شماره 5، 1387، 65-74.
18- M. Warmuzek, Metallographic Techniques for Aluminum and Its Alloys, Metallography and Microstructures, Vol 9, ASM Handbook, ASM International, 2004, pp. 711–751.
21-T. Lienert, T. Siewert, S. Babu, and V. Acoff, " Fundamentals of Weld Solidification ", ASM Handbook, Volume 6A, Welding Fundamentals and Processes, 2011, pp. 69-114.
22- Sivachidambaram.P. and Balachandar. K, " Optimization of Pulsed Current TIG Welding Parameters on Al-SiC Metal Matrix Composite – An Empirical Approach ", Indian Journal of Science and Technology, Vol. 8, No. 23, 2015, pp. 1-7.
23- Essam. R. I. Mahmoud and Tash. Mahmoud. M., " Characterization of Aluminum-Based-Surface Matrix Composites with Iron and Iron Oxide Fabricated by Friction Stir Processing ", Materials, Vol. 505, No. 9, 2016, pp. 1-13.
24- Tjong. S. C., " Novel Nanoparticle-Reinforced Metal Matrix Composites with Enhanced Mechanical Properties ", Advanced Engineering Materials, Vol. 9, No. 8, 2007, pp. 639-952.
25-حائریان اردکانی. علی.، ورنون. جان.، 1375، " آزمون مواد " ، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، 80-84.
26- D. A. Porter, " Phase Transformation in Metals and Alloy " Chapman & Hall, 1992, pp. 220-223.
27- Wang. Y., Wang. Y. T., Xu. G., Qin M. L., Liu. S. N., Jiang. R. S., Liu. Z. D., " Microhardness Homogeneity Analysis of Thick Amorphous Composite Coating Prepared by TIG Cladding ", Materials Research Innovations, Vol. 18, 2014, pp. 787-792.
28- Essam. R. I. Mahmoud., Makoto. Takahashi., Toshiya. Shibayanagi., and Kenji. Ikeuchi., " Fabrication of Surface-Hybrid-MMCs Layer on Aluminum Plate by Friction Stir Processing and Its Wear Characteristics ", Materials Transactions, Vol. 50, No. 7, 2009, pp. 1824 – 1831.
29- Sharifitabar. Mahmood., Vahdati Khaki. Jalil. and Haddad Sabzevar. Mohsen.," Fabrication of Fe–TiC–Al2O3 Composites on the Surface of Steel using a TiO2–Al–C–Fe Combustion Reaction Induced by Gas Tungsten Arc Cladding, " International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, Volume 23, Number 2, 2016, Pp. 193-204.
30- Fizam. Zainon1, Khairel Rafezi. Ahmad., Ruslizam. Daud., " Effect of Heat Treatment on Microstructure, Hardness and Wear of Aluminum Alloy 332 ", Applied Mechanics and Materials Vol. 786, 2015, pp. 18-22.
31- Jiang. Xu., Wenjin. Liu., Yide. Kan., Minlin. Zhong., " Microstructure and Wear Properties of Laser Cladding Ti–Al–Fe–B Coatings on AA2024 Aluminum Alloy ", Materials and Design, Vol. 27, 2006, pp. 405–410.
32- M. Haji Ghassemi, V. Abouei., M. Moshtaghi, M. Talafi Noghani, " The Effect of Removing Worn Particles by Ultrasonic Cleaning on the Wear Characterization of LM13 Alloy ", Surface Engineering and Applied Electrochemistry, Vol. 51, 2015, pp 382–388.
33- بهمنی. احسان، لری امینی. امین، هنردوست. علی رضا، شجری. یزدان، رضوی، سید حسین، " ایجاد لایه کامپوزیتی Fe-Fe2O3-Al2O3 به روش GTAW بر روی فولاد ساده کربنی "، پنجمین کنفرانس بین المللی مهندسی مواد و متالورژی imat، دانشگاه شیراز، آبان ماه 1395.
34- Wenqin. Wang., Tomiko. Yamaguchi., , Kazumasa. Nishio., " tructure of Iron-Based Cladding Layer on Al-Mg-Si Alloy Coated by a Resistance Seam Welding Method ", Msterials Transactions, Vol. 55, No. 11, 2014, pP. 1698-1706.
