ارزيابي سايشي لايه سطحي نانوكامپوزيت هيبريديAl7075/SiC-BN تشكيل شده توسط روش همزن اصطكاكي

Evaluation of wear properties of Al7075/SiC-BN hybrid nano-composite surface layer produced by friction stir processing

در این پژوهش، از روش همزن اصطكاكی جهت تشكیل یك لایه سطحی كامپوزیت هیبریدی دارای ذرات SiC و BN بر روی آلیاژآلومینیوم T6-7075 در راستای بهبود سختی و مقاومت به سایش استفاده شده است. مخلوط ذره ای افزودنی های SiC وBN به نسبت وزنی برابر به ترتیب در مقیاس نانو و میكرومتری در داخل شكافی در مقابل حركت ابزار قرار داده شدند. جهت پخش ذرات افزودنی و تامین یكنواختی تا پنج پاس دیگر نیز اعمال شد. بررسی های میكروسكوپی نشان داد كه ذرات بعد از شش پاس به صورت تقریبا یكنواخت توزیع شده است. در اثر روند ترمومكانیكی فرایند همزن اصطكاكی، میزان سختی زمینه Al7075 به طور چشم گیر كاهش یافته كه مرتبط با حل شدن رسوبات آن است. با افزودن مخلوط پودری و تشكیل لایه نانوكامپوزیت هیبریدی  Al7075/SiC-BNسختی و مقاومت به سایش نسبت به آلیاژ پایه ارتقا نیافت و این در حالی بود كه دانه‌های زمینه آلومینیومی از 9 به كمتر از1 میكرون در اثر فرایند همزن اصطكاكی كاهش یافته بود. لیكن با انجام عملیات حرارتی T6 بر لایه نانوكامپوزیت هیبریدی، میزان سختی و مقاومت به سایش هر كدام تا حدود یك سوم مقادیرآلیاژ پایه افزون برمقادیر آلیاژ پایه گردید. این موارد مرتبط با تشكیل رسوبات بر مبنای تركیبات بین فلزی در اثر عملیات حرارتی T6 بود.

Friction stir processing technique was carried out to produce a 7075Al/SiC-BN hybrid nano-composite surface layer on 7075 Al substrate in order to improve hardness and wear resistance. Equal weight ratios of micron-sized SiC and nano-sized BN powder were placed in a groove in the front side of the rotating and advancing tool. In order to achieve homogeneity, five additional passes were carried out. Microscopic investigations showed near uniform distribution of the particles in a matrix of ultra-fine Al grains of less than 1mm. The micro hardness and wear resistance of the friction stir processed substrate (without introduction of SiC and BN powder) and fabricated 7075Al/SiC-BN hybrid nano-composite layer were found to be markedly lower than those of the as–received 7075Al-T6 due to dissolution of 7075Al-precipitates during thermo-mechanical regime of the process. However, these were found to increase to about one third over those of the as-received 7075Al-T6 substrate after subsequent T6 heat treatment of the fabricated hybrid nano-composite layer. Such treatment was associated with the formation of intermetallic-based precipitates.