تاثير ذوب سطحي و الياژسازي سطحي بر ريز ساختار ، سختي و رفتار سايشي آلياژ منيزيم AZ31

The effect of surface melting and surface alloying on the microstructure, hardness and wear properties of AZ31 magnesium alloy

در اين تحقيق تلاش شد تا خوا سطحي آلياژ منيزيم AZ31 از طريق ذوب سطحي و نيز ايجاد لايه هاي آلياژي با پودر آلومينيوم و مخلوط پودري Al+15Wt% Ni بهبود يابد. بدين منظور از فرايند قوس تنگستن (TIG) جهت تامين منبع حرارتي براي ذوب لايه هاي سطحي استفاده شد. در اين راستا ساختار لايه هاي سطحي توسط ميكروسكپ نوري ، ميكروسكپ الكتروني روبشي و پراش سنجي پرتو ايكس و خواص مكانيكي و تريبولوژي آنها به كمك آزمون هاي ميكروسختي و سايش مورد مطالعه قرار گرفتند. لايه هاي سطحي آلياژي با پودر آلومينيوم شامل زمينه بر مبناي α-Mg و يوتكتيك Mg-Mg17Al12 و لايه هاي سطحي آلياژي با مخلوط پودري Al+15Wt% Ni شامل زمينه بر مبناي Mg و تركيبات بين فلزي Mg17Al12 و AlNi3 هستند. نتايج حاصل از آزمون ميكروسختي نشان مي دهد كه سختي آلياژ AZ31 از 55HV0.1 براي زير لايه تا 87HV0.1 براي لايه ذوب شده ، 193HV0.1 براي لايه آلياژي شده با پودر آلومينيوم و 170HV0.1 براي لايه آلياژي شده با مخلوط پودري Al+15Wt% Ni افزايش يافته است. همچنين مشاهده شد كه لايه هاي سطحي آلياژي به واسطه تشكيل تركيبات بين فلزي سخت ، در مقايسه با نمونه اوليه و نيز لايه هاي ذوب شده ، مقاومت به سايش بهتري را نشان مي دهند.

In this paper, an attempt has been made to improve the surface properties of AZ31 magnesium alloy through the surface melting and the formation of alloying layers with aluminum powder and Al+15Wt% Ni mixed powder. Therefore, TIG process was used for supplying a heat source to melt the surface layers. The microstructures of the surface layers were investigated using optical microscope and scanning electron microscope, and the phases were examined using XRD. The mechanical and tribological properties were evaluated by Vickers microhardness and wear tests. The alloyed surface layers which were made with aluminum powder contained 􀄮-Mg based substrate and Mg- Mg17Al12 eutectic, and the alloyed surface layers which were made with Al+15Wt% Ni mixed powder contained 􀄮- Mg based substrate, and Mg-Mg17Al12 and AlNi3 intermetallic compounds. The microhardness test results show that the hardness of AZ31 alloy was enhanced from 55 HV0.1 to 87HV0.1, 193 HV0.1, and 170 HV0.1 for the as-received material, the melted layer, the alloyed layer with aluminum powder, and the alloyed layer with Al+15Wt%Ni mixed powder, respectively. The wear resistance of the alloyed surface layers was considerably increased with respect to the as-received sample and the melted layers due to the formation of the hard intermetallic compounds.