بررسي سختي و رفتار تريبولوژيكي نانوكامپوزيت سطحي Al/Al2O3-TiB2 ساخته شده با فرآوري هم‌زن اصطكاكي

Investigating the hardness and tribological behavior of Al / Al2O3-TiB2 nano-composite surface produced via friction stir processing

در این پژوهش از روش جدید فرآوری هم‌زن اصطكاكی (FSP) جهت ایجاد لایه نانوكامپوزیت سطحی Al/Al2O3-TiB2 استفاده شد. بررسی ریزساختار، نحوه توزیع ذرات تقویت كننده و چسبندگی لایه كامپوزیتی به زیر لایه، توسط میكروسكوپ نوری و الكترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج سختی نشان داد كه سختی لایه نانوكامپوزیتی به دلیل ریز شدن دانه‌ها بر اثر تبلور مجدد دینامیكی و وجود ذرات سخت سرامیكی Al2O3-TiB2 در حدود 70 درصد بالاتر از سختی آلومینیوم اولیه است و در بیشینه مقدار خود به 95 ویكرز می‌رسد. به منظور بررسی رفتار سایشی نمونه‌های نانوكامپوزیتی، آلومینیوم اولیه و همچنین آلومینیوم FSP شده از آزمون سایش استفاده شد و مكانیزم‌های غالب در سایش نمونه‌ها و نرخ سایش آنها با یكدیگر مقایسه گردید. نتایج حاكی از افزایش قابل توجه مقاومت به سایش لایه نانوكامپوزیت Al/ Al2O3-TiB2 می باشد كه به دلیل سختی بالا وریز شدن دانه ها ناشی از تبلور مجدد در ناحیه همزده می باشد.

In this study, the new method of via friction stir processing (FSP) was used to create a composite surface layer of Al / Al2O3-TiB2. The microstructural variation, distribution of reinforcement particles and adhesion of the composite layer to the substrate, were investigated via optical and scanning electron microscope. Hardness results showed that the nanocomposite layer hardness was increased for 70% as compared with the primary aluminum and reaches the hardness of 95 in Vickers method due to the grain refinement as a consequence of the dynamic recrystallization and existence of the hard ceramic particles of Al2O3-TiB2. To study the wear behavior of nanocomposite samples, primary aluminum and friction stirred possessed aluminum wear investigated via the reciprocating wear testing machine and the predominant wear mechanisms and wear rate of the samples were compared with each other. The results show a significant increase in wear resistance of nanocomposite layer of Al / Al2O3-TiB2 due to the higher hardness and grain refinement due to the recrystallization in the stirred areas.