توليد و بررسي خواص نانو كامپوزيت سطحي آلومينيوم/ نانولوله كربني (Al-CNT) توليد شده با فرآيند اصطكاكي- اغتشاشي

Production and Properties of Al/CNT Nano-Composite Produced by Friction Stir Processing

استفاده از كامپوزيت‌هاي زمينه فلزي تقويت‌شده به دليل خواص آن مانند استحكام مخصوص بالا، سختي بالا و مقاومت در برابر سايش خوب در حال افزايش است. فرآيند اصطكاكي - اغتشاشي يك روش بهسازي سطح نوين است كه براي ساخت كامپوزيت سطحي توسعه يافته است. اين فرآيند با استفاده از يك ابزار غير‌مصرفي براي توليد حرارت اصطكاكي و عمل اغتشاش انجام مي‌گيرد. دراين مقاله، امكان انجام پراكندگي به صورت توده‌اي تقويت‌كننده نانو لوله كربن دركامپوزيت زمينه فلزي آلومينيوم، با موفقيت مورد بررسي قرار گرفت. نمونه‌ها در معرض تعداد پاس‌هاي گوناگون فرآيند اصطكاكي - اغتشاشي از يك تا چهار پاس قرار گرفتند. مشاهده‌هاي ريزساختاري با بكارگيري ميكروسكوپ الكتروني روبشي از سطح بهسازي‌شده، انجام گرفت. خواص مكانيكي شامل ريزسختي و مقاومت به سايش، به گونه كامل ارزيابي شدند. خصوصيات سايشي كامپوزيت سطحي با استفاده از يك دستگاه آزمايش سايش پين‌بر روي ديسك، در دماي اتاق مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان دادند كه سختي درسطح كامپوزيت توليد‌شده چهار پاسه،195 ويكرز بود كه دو برابر سخت‌تر نسبت به آلياژ پايه آلومينيوم مي باشد. هم چنين، فرآيند اصطكاكي - اغتشاشي، ضريب اصطكاكي را در مورد نمونه چهار پاس، در حدود 50 درصد كاهش داد.

The usage of reinforced metal matrix composite (MMC) is steadily increasing due to its properties such as high specific strength, high hardness and good wear resistance. A novel surface modifying technique, friction stir processing (FSP), has been developed for fabrication of surface composites. This process uses a non-consumable tool to generate frictional heat and stirring action. The feasibility to make bulk dispersal CNT reinforced Al metal matrix composite were studied successfully in this paper. Samples were subjected to various number of FSP passes from one to four. Microstructural observations were carried out by employing scanning electron microscopy of the modified surfaces. Mechanical properties include Microhardness and wear resistance, were evaluated in detail. The wear characteristics of the resulted surface composites were evaluated using a pin-on-disk wear tester at room temperature. The results showed that the hardness of 4 passes produced composite surface was 195 HV which is twice harder as compared to the base aluminium alloy. Also, FSP reduced friction coefficient by approximately 50% in the case of 4 pass samples.