ساخت و بررسي خواص مكانيكي كامپوزيت آلومينيوم 6061- دي بورايد تيتانيم- گرافن توليدشده با فرآيند اصطكاكي- اغتشاشي

Fabrication and Mechanical Characterization of TiB2- Graphene Reinforced AA 6061 Composite by Friction Stirr Processing

در اين پژوهش توليد و بررسي خواص مكانيكي كامپوزيت آلومينيم 6061 تقويت شده با پودرهاي تكي و هيبريدي دي بورايد تيتانيم و گرافن به روش اصطكاكي اغتشاشي بررسي شده است. از ميكروسكوپ نوري، الكتروني روبشي مجهز به طيف سنج پراش انرژي اشعه ايكس و آناليز پراش سنجي اشعه ايكس براي شناسايي ريزساختار و فازهاي موجود استفاده شد. خواص مكانيكي نمونه ها به وسيله آزمون كشش و سختي سنجي بررسي شد. در ميان نمونه هاي تقويت شده با دي بورايد تيتانيم و گرافن به صورت تكي، به ترتيب نمونه با wt%20 دي بورايد تيتانيم و نمونه با wt%1 گرافن بالاترين خواص مكانيكي را نشان دادند. همچنين بين تمامي نمونه ها بالاترين خواص مكانيكي مربوط به نمونه تقويت شده با پودرهاي هيبريدي شامل wt%20 دي بورايد تيتانيم و wt%1 گرافن است و استحكام تسليم و نهايي اين نمونه به ترتيب از 75 و Mpa160 (مربوط به آلياژ آلومينيم 6061 اوليه) به 191 و Mpa271 افزايش يافت. همچنين ميانگين سختي اين نمونه در ناحيه همزده شده برابر VHN101 است كه نسبت به آلياژ اوليه (VHN62) و نمونه اصطكاكي اغتشاشي شده بدون پودر (VHN71) افزايش چشم گيري نشان داد.

In this research, friction stir processing was used to produce mono and hybrid surface composite layers of aluminum matrix containing TiB2 and graphene particles. Microstructural evaluation of the samples was performed by optical microscopy and field emission scanning electron microscopy of the composite samples cross-sections. The mechanical properties of the samples were investigated using microhardness and tension tests. Among the samples reinforced with TiB2 and graphene, the samples with 20wt% TiB2 and 1wt% graphene exhibited the highest hardness and strength compared to other samples. Aso, the highest mechanical properties are observed in the sample reinforced with hybrid powders include 20wt% TiB2 and 1wt% graphene. The yield and ultimate strength of the sample increased from 75 and 160MPa (corresponding to the initial 6061 AA) to 191 and 271MPa, respectively. Also, the average hardness of this sample in the stir zone is equal to VHN101 which was significantly higher than the initial alloy (VHN62) and the non-powdered friction-stir sample (VHN71).