ارزﯾﺎﺑﯽ رﯾﺰﺳﺎﺧﺘﺎري و رﻓﺘﺎر ﺳﺎﯾﺸﯽ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﺳﻄﺤﯽ درﺟﺎي Al 3003/Al3Ti ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺷﺪه ﺗﻮﺳﻂ ﻓﺮآﯾﻨﺪ اﺻﻄﮑﺎﮐﯽ اﻏﺘﺸﺎﺷﯽ

Microstructural Assessment and Wear Behavior of Al 3003/ In-Situ Formed Surface Composite Fabricated by Friction Stir Processing Technique

در اين مطالعه از يك ورق كار شده آلياژ آلومينيم AA 3003-H14 به همراه پودر فلزي تيتانيم استفاده شد تا توسط فرآيند اصطكاكي اغتشاشي (FSP) كامپوزيت سطحي تقويت شده با نانوذرات آلومينايدي در جاي Al3 Ti توليد گردد. ريزسختي و رفتار سايشي كامپوزيت و فلز پايه بعد از اعمال 6 پاس فرآيند اصطكاكي اغتشاشي اندازه گيري شدند. آناليز فازي توسط پراش پرتو ايكس (XRD) و بررسي هاي ريزساختاري با استفاده از روش ميكروسكوپي نوري (OM) و الكتروني روبشي (SEM) مجهز به آناليز عنصري انجام شد. بررسي هاي ريزساختاري نشان داد كه فرآيند اصطكاكي اغتشاشي باعث ريزدانه شدن ريزساختار، توزيع همگن ذرات تقويت كننده و تشكيل در جاي نانوذرات آلومينايدي Al3 Ti در فصل مشترك ذرات تيتانيم با زمينه آلومينيم مي شود. همچنين مشاهده شد كه نمونه كامپوزيتي نسبت به فلز پايه داراي ريزسختي و مقاومت به سايش به مراتب بالاتري است. مكانيزم سايش چسبان شديد براي فلز پايه و مكانيزم چسبان ملايم در كنار سايش خراشان براي نمونه كامپوزيتي بعنوان مكانيزم هاي غالب سايشي در نظر گرفته شدند.

In this study, a rolled AA3003-H14 Aluminum alloy sheet and the titanium metal powder were used to fabricate a surface composite reinforced with in-situ formed Al3Ti aluminide nanoparticles using friction stir processing technique. The hardness and the wear behavior of the FSPed composite and the base metal were determined after six passes FSP. The phase analysis was done using X-ray diffraction (XRD) and the microstructural examinations were performed using an optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM) equipped with microprobe elemental analysis. Microstructural studies revealed that FSP has resulted in grain refinement, uniform distribution of reinforcing particles, and in-situ formation of Al3Ti aluminide nanoparticles at the interface between the Al-matrix and the Ti particles. The hardness and the wear resistance of the FSPed composite exhibited considerable improvement in comparison with the base metal. The dominant wear mechanisms identified as severe adhesive wear for the base metal, and mild adhesive and abrasive wear for the FSPed composite, respectively.