بررسی ریزساختار و سختی کامپوزیت سطحی AA5086(H116)/ZrO2 و کامپوزیت هیبریدی سطحی AA5086(H116)/ZrO2/Gr ساخته شده توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین
حدیث مسرور
1
(کارشناسی ارشد شناسایی و انتخاب مواد، دانشگاه شیراز)
کمال جانقربان
2
(استاد دانشکده مهندسی مواد دانشگاه شیراز)
حبیب دانش منش
3
(استاد دانشکده مهندسی مواد دانشگاه شیراز)
الکلمات المفتاحية: فرآیند اصطکاکی اغتشاشی, آلیاژ آلومینیوم5086, کامپوزیت سطحی, کامپوزیت هیبریدی سطحی,
ملخص المقالة :
دراین پژوهش، کامپوزیت سطحی توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر روی تسمه از نوع آلیاژ آلومینیوم 5086 با ذرات تقویت کننده زیرکونیا ایجاد شد. همچنین اثر نسبت ترکیبی پودرهایZrO2/Graphite بر ریزساختار و سختی کامپوزیت هیبریدی سطحی ایجاد شده برروی آلیاژ فوق، توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بررسی شد. به منظور انجام فرآیند، ابزاری از جنس فولاد گرمکارH13 و با پین به شکل مخروط ناقص استفاده شد. در این میان فرآیند به وسیله دستگاه فرز با سرعت چرخشی RPM1250 و سرعت انتقالی (mm/min)50 بر روی نمونهها انجام شد. ریزساختار مواد در مناطق گوناگون با میکروسکوپ نوری و نحوه توزیع ذرات به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. سختی لایه کامپوزیت تولید شده نیز با روش سختی سنجی ویکرز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که انجام فرآیند اصطکاکی اغتشاشی موجب اصلاح ساختار دانهها شده و هم چنین با افزایش تعداد مراحل فرآیند تا سه مرحله در تولید کامپوزیت سطحی، توزیع ذرات تقویت کننده زیرکونیا در زمینه یکنواختتر خواهد شد. شایان ذکر است که با تولید کامپوزیت هیبریدی سطحی با نسبت حجمی (15%ZrO2/15%Gr)، بالاترین میزان سختی حاصل میشود. همچنین آنالیز فازی توسط پراش پرتوی ایکس برای ارزیابی فازهای تشکیل شده در ناحیه اغتشاشی بر روی نمونه ها صورت گرفت. نتایج نشان داد که واکنش خاصی بین زمینه آلومینیومی و ذرات تقویت کننده، طی سه مرحله فرآیند اصطکاکی اغتشاشی رخ ندادهاست.
1-ف. عادل مهربان، ف. کریم زاده، م.ح. عباسی، "توسعه نانو کامپوزیت سطحی Al/Ni–Alبر سطح آلیاژ Al6061 با استفاده از فرآیند اصطکاکی–اغتشاشی و بررسی خواص آن"، ششمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریختهگری ایران، 1391.
2-R.S. Mishra and Z.Y. Ma , "Friction stir welding and processing", Materials Science and Engineering R, Vol. 50, pp. 1– 78, 2005.
3-N. Yuvaraj, S. Aravinda and Vipin, "Fabrication of Al5083/B4C surface composite by friction stir processing and its tribological characterization", Journal of Materials Research and Technology, Vol. 4, pp. 398–410, 2015.
4-س. امامی، م. الوند، ت. سعید، ا. حیدر زاده، ب. اقبالی، "بررسی تاثیر سرعت چرخش و پیشروی ابزار در جوشکاری همزن اصطکاکی بر ریزساختار و سختی آلیاژ برنج تکفازی"، ششمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریختهگری ایران، 1391.
5-R.S. Mishra, Z.Y. Ma and I. Charit, "Friction stir processing: a novel technique for fabrication of surface composite", Materials Science and Engineering A, Vol. 341, pp. 307–310, 2003.
6-E.R.I. Mahmoud, M. Takahashi, T.
Shibayanagi and K. Ikeuchi, "Wear characteristics of surface–hybrid–MMCs layer fabricated on aluminum plate by friction stir processing", Wear, Vol. 268, pp. 1111–1121, 2010.
7-R. Taherzadeh Mousavian, R. Azari Khosroshahi, S. Yazdani, D. Brabazon and A.F. Boostani, "Fabrication of aluminum matrix composites reinforced with nano- to micrometer-sized SiC particles", Materials and Design, Vol. 89, pp. 58-70, 2016.
8-M.A. Baghchesara, H. Abdizadeh and H.R. Baharvandi, "Fractography of stircasted Al–ZrO2 composites", Iranian Journal of Science and Technology, Transaction B, Engineering,Vol. 33(B5), pp.453–462, 2009.
9-A.K. Bandyopadhyy, Nano Materials, New Age International Publishers, New Delhi, Second Edition, 2010.
10-S. Mitrovic, M. Babic, B. Stojanovic, N. Miloradovic, M. Pantic and D. Dzunic, "Tribological potential of hybrid composites based on zinc and aluminum alloys reinforced with SiC and graphite particles", Tribology in Industry, Vol. 34(4), pp. 177–185, 2012.
11-ش. ترابی، ح. دانش منش، م.م. مشکسار، "مقایسه خواص مکانیکی آلومینیوم خالص تجاری با کامپوزیت هیبریدی Al-1% Vol Mg-1% Vol SiC پس از فرآیند اتصال نوردی تجمعی (ARB) "، مجله مواد نوین، جلد 5، شماره2، ص21-32، 1393.
12-R.S. Mishra and M.W. Mahoney, Friction Stir Welding and Processing, ASM International, Materials Park, Ohio, 2007.
13-M. Zohoor, M.K. Beshrati Givi and P. Salami, "Effect of processing parameters on fabrication of Al–Mg/Cu composites via friction stir processing", Materials and Design, Vol. 39 , pp. 358–365, 2012.
14-A. Yazdipour, M.A. Shafiei and K. Dehghani, "Modeling the microstructural evolution and effect of cooling rate on the nano grains formed during the friction stir processing of Al5083", Materials Science and Engineering A,Vol. 527, No. (1–2), pp. 192–197, 2009.
15-M. Peel, A. Steuwer, M. Preuss and P.J. Withers, "Microstructure, mechanical properties and residual stresses as a function of welding speed in aluminium AA5083 friction stir welds", Acta Materialia, Vol. 51, pp. 4791– 4801, 2003.
16-A. Shafiei Zarghani, S.F. Kashani Bozorg and A. Zarei Hanzaki, "Microstructures and mechanical properties of Al/Al2O3 surface nano-composite layer produced by friction stir processing", Materials Science and Engineering A, Vol. 500, pp. 84–91, 2009. 17-Z. Arifin Ahmad, M. Ambar Yarmo, F.H. Abdul Aziz, M.Y. Meor Sulaiman, B. Ahmad, K. Nizar Ismail and N. Akmar Rejab, "Formation of titanium carbide reinforced copper matrix composite by in situ processing", Advanced Materials Research,Vol. 173, pp. 111–117, 2010.
18-A. Mostafapour Asl and S.T. Khandani, "Some studies on hardness and tensile properties of surface hybrid nanocomposite of Al5083/Al2O3p/Graphitep fabricated via friction stir processing", 1st International and 6th National Joint Conference of Iranian Metallurgical Engineering Society and Iranian Foundrymen’s Society, 2012.
19-S. Shahraki, S. Khorasani, R.A. Behnagh, Y. Fotouhi and H. Bisadi, "Producing of AA5083/ZrO2 Nanocomposite by friction stir processing (FSP)", Metallurgical and Materials Transactions B, Vol. 44, pp. 1546–1553, 2013.
20-T.J. Minton, "Friction stir welding of commercially available superplastic aluminium", Ph.D. Thesis Submitted to Brunel University, Department of Engineering and Design, 2008.
21-م. مردعلی زاده، م.ع. صفرخانیان، م.ر. سلیمانی یزدی، "اثر پارامترهای سرعت پیشروی، سرعت دورانی و زاویه ابزار بر توزیع سختی در فرآیند جوشکاری اصطکاکی اختلاطی لبه روی هم آلیاژ آلومینیوم 5456"، سومین کنفرانس بین المللی مهندسی مواد و متالورژی و هشتمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریختهگری ایران، 1393.
22-Y. Morisada, H. Fujii, T. Nagaoka and M. Fukusumi, "MWCNTs/AZ31 surface composites fabricated by friction stir processing", Materials Science and Engineering A, Vol. 419, pp. 344–348, 2006.
23-M. Azizieh, A.H. Kokabi and P. Abachi, "Effect of rotational speed and probe profile on microstructure and hardness of AZ31/Al2O3 nanocomposites fabricated by friction stir processing", Materials and Design, Vol. 32, pp. 2034–2041, 2011.
24-P. Asadi, G. Faraji and M.K. Besharati, "Producing of AZ91/Si composite by friction stir processing (FSP)", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 51, pp. 247–260, 2010.
25-س.ه. عبداللهی، ف.ا. کریم زاده، م.ح. عنایتی، ا. تحویلیان، "ایجاد نانو کامپوزیت سطحی Mg-Ni بر روی آلیاژ AZ31 طی فرآیند اصطکاکی اغتشاشی و ارزیابی خواص ایجاد شده "، ششمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریختهگری ایران، 1391.
26-A. Mostafapour Asl and S.T. Khandani, "Role of hybrid ratio in microstructural, mechanical and sliding wear properties of the Al5083/Graphitep/Al2O3p a surface hybrid nanocomposite fabricated via friction stir processing method", Materials Science and Engineering A, Vol. 559, pp. 549–557, 2013.
27-A. Devaraju, A. Kumar, A. Kumaraswamy and B. Kotiveerachari, "Wear and mechanical properties of 6061–T6 aluminum alloy surface hybrid composites [(SiC + Gr) and (SiC + Al2O3)] fabricated by friction stir processing", Materials Research and Technology, Vol. 2(4), pp. 362–369, 2013.
28-R.W. Fonda, P.S. Pao, H.N. Jones, C.R. Feng, B.J. Connolly and A.J. Davenport, "Microstructure, mechanical properties and corrosion of friction stir welded Al 5456", Materials Science and Engineering A.Vol. 519 , pp. 1–8, 2009.
