كامپوزيت سازي و تقويت سطح آلومينيوم 7075 توسط ميكرو و نانوذرات پاميس با استفاده از فرآيند اصطكاكي- اغتشاشي (FSP)

Composite fabrication and surface reinforcement of aluminum 7075 by pumice micro and nanoparticles using the friction stir process (FSP)

در اين تحقيق با استفاده از فرآيند اصطكاكي اغتشاشي (FSP)، سطح ورق آلومينيوم 7075-T6 با ميكروذرات و نانوذرات پاميس تقويت شد. ابتدا مطلوب ترين شرايط از لحاظ تعداد پاس فرآيند (1 و 4 پاس)، سرعت پيشروي خطي (40 و 80 ميلي متر بر دقيقه) و سرعت دوراني ابزار (800 و 1200 دور بر دقيقه) با توجه به ريزساختار، سختي و مقاومت به سايش آلومينيوم انتخاب شد. نتايج بررسي ها نشان داد كه با افزايش تعداد پاس، كاهش سرعت پيشروي خطي و افزايش سرعت دوراني ابزار، اندازه دانه ها در محدوده اغتشاش يافته كاهش (بر اساس تصاوير ميكروسكوپي)، سختي افزايش (بر اساس نتايج تست ميكروسختي ويكرز) و مقاومت به سايش نيز افزايش (بر اساس نتايج تست پين روي ديسك) مي يابد. تحت شرايط تك پاسه، سرعت پيشروي خطي 80 ميلي متر بر دقيقه و سرعت دوراني 800 دور بر دقيقه اندازه دانه متوسط در ناحيه اغتشاش يافته حدود 10 ميكرون بود در حالي كه با ايجاد شرايط 4 پاسه، سرعت پيشروي خطي 40 ميلي متر بر دقيقه و سرعت دوراني 1200 دور بر دقيقه به حدود 5 ميكرون كاهش يافت كه موجب افزايش ميانگين ميكروسختي از 80.2 به 94.6 ويكرز و كاهش ميزان سايش از 33 به 27 ميلي گرم پس از طي مسافت 1000 متر گرديد. با افزودن ميكروذرات پاميس (با اندازه ميانگين 5 ميكرون) و نانوذرات پاميس (با اندازه ميانگين 100 نانومتر) به زمينه آلومينيوم، ميانگين سختي بترتيب به 99.6 و 107.8 ويكرز افزايش و ميزان سايش بترتيب به 24 و 20 ميلي گرم كاهش يافت.

In this research, the surface of aluminum 7075-T6 was reinforced by pumice micro and nanoparticles using the friction stir process (FSP). First, optimum parameters of pass number (1 & 4 pass), travel speed (40 & 80 mm/min) and tool rotation rate (800 & 1200 rpm) considering the microstructure, hardness and resistance to wear were selected. Results showed that with increasing the pass number, decreasing the travel speed and increasing the tool rotation rate, the grain size in stirred zone (according to the microscopy images) decreased, while the hardness (according to the Vickers micro-hardness test results) and resistance to wear (according to the pin on disk test results) increased. Under conditions of single pass, travel speed of 80 mm/min and tool rotation rate of 800 rpm, average grain size in stirred zone was 10 micron; while under conditions of four passes, travel speed of 40 mm/min and tool rotation rate of 1200 rpm it was reduced to 5 micron that led to an increase in average micro-hardness from 80.2 to 94.6 Vickers and a decrease in wear amount from 33 to 27 mg after a sliding distance of 1000 m. By addition of pumice micro and nanoparticles, average micro-hardness was increased to 99.6 and 107.8 Vickers and wear amount was decreased to 24 and 20 mg, respectively.