بررسی امکان ساخت نانوکامپوزیت سطحی AZ31/Al2O3 به روش اصطکاکی اغتشاشی

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مهدی عزیزیه ¹ (استادیار گروه مواد، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.)
مهدی بروجردنیا ² (عضو هیئت علمی و مربی دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اهواز، گروه مواد، اهواز، ایران)

تاريخ الإرسال : 13 الجمعة , شعبان, 1437 تاريخ التأكيد : 13 الجمعة , شعبان, 1437 تاريخ الإصدار : 11 الثلاثاء , ربيع الأول, 1437

الکلمات المفتاحية: نانوکامپوزیت, ریزساختار, سختی, فرآیند اصطکاکی اغتشاشی, آلیاژ منیزیم AZ31,

ملخص المقالة :

هدف از این پژوهش ساخت نانوکامپوزیت سطحی در آلیاژ منیزیم AZ31 به روش اصطکاکی اغتشاشی و بررسی پارامترهای فرآیند روی خواص آن می‌باشد.برای ساخت نانوکامپوزیت سطحی از سه ابزار با پین بدون رزوه ، پین رزوه دار و پین شیاردار و سرعت چرخش‌های800، 1000، 1200و1400 دور در دقیقه استفاده شد. با افزایش سرعت چرخش ابزار به دلیل بهبود سیلان مواد توزیع ذرات تقویت‌کننده بهبود یافت. با این‌ حال، به دلیل افزایش حرارت تولیدی با افزایش سرعت چرخش، رشد دانه بیش­تری در سرعت‌های چرخش بالاتر رخ داد. در دو ابزار با پین بدون رزوه و پین شیاردار به دلیل عدم وجود رزوه، سیلان مواد به صورت مناسب ایجاد نشد و در نتیجه حفراتی در منطقه اغتشاشی به وجود آمد. در حالی که در ابزار با پین روزه‌دار به دلیل بالا بودن سیلان مواد حفره­ای مشاهده نگردید.نتایج تفرق اشعه ایکس Al₂O₃نشان نداد که به دلیل پایین بودن درصد فاز تقویت‌کننده و هم­چنین، اندازه دانه بسیار ریز این ذرات می­باشد. افزون­بر این، بافت بلوری اولیه ماده پس از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی کاملاً تغییر کرد. با توجه به باندهای ایجادشده در منطقه اغتشاشی که دارای مقادیر گوناگونی از ذرات تقویت‌کننده بود، نواسان­های سختی در این منطقه مشاهده شد. با افزایش سرعت چرخش ابزار به دلیل توزیع بهتر ذرات تقویت‌کننده، نتایج سختی یکنواخت­تر شد.

المصادر:

1- C. I. Chang, Y. N. Wang, H. R. Pei, C. J. Lee, X. H. Du, and J. C. Huang, “Microstructure and Mechanical Properties of Nano-ZrO2 and Nano-SiO2 Particulate Reinforced AZ31-Mg Based Composites Fabricated byFriction Stir Processing”, Key Engineering Materials vol. 351,pp. 114-119, 2007.

2- م. عزیزیه، ع. صادقی و  ا. ح. کوکبی،"بررسی ریزساختار و ویژگی­های مکانیکی اتصال اصطکاکی اغتشاشی آلومینیوم 1100 به AZ31"، مجله مواد نوین، دوره 2، شماره 6، ص1-11، زمستان 1390.

3. م. عزیزیه، ر. بهادرانی بیرگانی، س. جعفری، ز بلک و م. بروجردنیا، "تأثیر پارامترهای فرآیند اصطکاکی اغتشاشی روی ریزساختار و خواص مکانیکی منیزیم"، مجله مواد نوین، دوره 5، شماره 18، ص129-140، زمستان 1393.

4- W.M. Thomas, E.D.Nicholas, J.C.Needham, M.G.Church, P.Templesmith and C.J. Dawes, 1991, The Welding Institute, TWI, International, Patent Application no. pct/GB92/02203 and GB Patent Application no.912598.8.

5- R.S. Mishra, M.W.Mahoney, S.X.McFadden, N.A.Mara and A.K. Mukherjee, “High strain Rate Superplasticity in a Friction Stir Processed 7075 Al Alloy”, Scripta Materialia, 42, pp.163-168, 2000.

6- R.S.Mishra, Z.Y. Ma and I. Charit, “Friction Stir Processing: a Novel Technique for

 

Fabrication of Surface Composite”, Materials Science Engineering A, 341, pp. 276-281, 2003.

7- A.Dutta, I.Charit, L.B.Johannes and R.S.Mishra, “Deep Cup Forming by Super plastic punch Stretching of Friction Stir Processed 7075 Al alloy”, Materials Science and Engineering A, 395, pp.173-179, 2005.

8- M. Azizieh, and A.H. Kokabi, Effect of Rotational Speed and Probe Profile on Microstructure and Hardness of AZ31/Al₂O₃ Nano Composites Fabricated by Friction Stir Processing, Materials and Design, Vol. 32, pp. 2034-2041, 2011.

9- Park, C. S. Sato, Y. S. Kokawa, H.  Effect of Micro-Texture on Fracture Location in Friction Stir Processingof Mg Alloy AZ61 During Tensile Test, Scripta Materialia, Vol 49, pp. 161-166, 2003.

10- B.M Darras, M.K.Khraisheh., F.K.Abu-Farha,and M.A. Omar, "Friction Stir Processing of Commercial AZ31 Magnesium Alloy", Journal of Materials Processing Technology, 191, pp. 77-81, 2007.