توسعه نانو كامپوزيت هيبريدي بر سطح آلياژ Al6061 با استفاده از فرايند اصطكاكي اغتشاشي و بررسي خواص مكانيكي آن

Development of Hybrid NanoComposite on the Surface of Al6061 Alloy by Friction Stir Processing and evaluation of mechanical properties

در اين تحقيق نانو كامپوزيت سطحي هيبريدي حاوي تركيبات موجود در سيستم Al-Cr-O به صورت درجا بر سطح ورق Al6061 با استفاده از فراينداصطكاكي اغتشاشي ايجاد شد. براي اين منظور ابتدا پودر Cr2O3 با استفاده از فرايند پاشش پلاسمايي اتمسفري بر سطح ورق آلياژ Al6061 پوشش داده شد و سپس با استفاده از فرايند اصطكاكي اغتشاشي، شرايط مخلوط شدن پوشش و زير لايه و انجام واكنش هاي فراهم شد. جهت دستيابي به نانو كامپوزيت، فرايند اصطكاكي طي شش پاس بر روي نمونه هاي پوشش دار اعمال شد. در طي فرايند اكسيد كروم توسط آلومينيوم احيا شد و اكسيد آلومينيوم و كروم بر سطح آلياژ Al6061 تشكيل شدند در ادامه تركيبات بين فلزي Al13Cr2 و Al11Cr2 در اثر واكنش بين كروم و آلومينيوم تشكيل شدند. بررسي هاي ريزساختاري توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري نشان دهنده نانو متري بودن ذرات تقويت كننده است. آزمون ريزسختي روي نمونه هاي فلز پايه ، نمونه FSP شده بدون ذرات تقويت كننده و نانو كامپوزيت توليد شده انجام گرفت. سختي بيشينه براي نمونه هاي فلز پايه، نمونه فرايند بدون پوشش و نمونه نانو كامپوزيتي بعد از شش پاس فرايند به ترتيب 97 و 68 و 147 ويكرز بدست آمد.

In this research Friction stir processing (FSP) was used to develop insitu Al-Cr-O hybrid nanocomposite on the surface of Al6061 plate. A new procedure was introduced for applying the reinforcement particles, in which Cr2O3 powder was applied on Al6061 plate by atmosphere plasma spray and then the FSP was performed on the plate. For fabricating nanocomposite six passes of FSP was used. During first three passes of FSP due to thermomechanical condition, Cr2O3was reduced with Al so pure Cr and Al2O3 were produced. With increasing the number of FSP passes, intermetallic compounds including Al13Cr2 and Al11Cr2 were appeared as a result of reaction between Al and Cr. TEM analysis showed that nanosize reinforcements distribute uniformly in aluminum matrix. In order to evaluation the effects of the friction stir processing on mechanical behavior,microhardness test were performed on base metal, FS processed and nanocomposite samples. Maximum hardness of base metal, friction stir processed sample without reinforcements and surface nanocomposite were measured to be 97, 68 and 147Hv respectively.