تقویت سطح آلیاژ آلومینیوم A356 با فاز مکس Ti3AlC2 نانولایه از طریق پردازش اصطکاک اغتشاشی

On the surface reinforcing of A356 aluminum alloy by nanolayered Ti3AlC2 MAX phase via friction stir processing

چکیده

این تحقیق به تقویت سطح آلیاژ آلومینیوم A356 با ۲.۵ ، ۵ و ۷.۵ درصد حجمی ذرات فاز مکس Ti3AlC2 نانولایه پرداخته است. پردازش اصطکاک اغتشاشی (FSP) برای ساخت این کامپوزیت های سطحی مورد استفاده قرار گرفت. کامپوزیت های سطحی با روش های مختلفی از جمله میکروسکوپ نوری و الکترونی، میکرو سختی سنجی، تست های کششی و سایش مورد ارزیابی قرار گرفتند. تصاویر OM و SEM نشان داد که به کار گرفتن FSP منجر به ریز شدن و اصلاح ریزساختار به دلیل کاهش تخلخل، کاهش دندریت های درشت آلومینیوم اولیه، تکه تکه شدن ذرات سوزنی درشت سیلیکون، توزیع یکنواخت ذرات ریز سیلیکون در زیرلایه شد. این تکامل ریزساختاری منجر به افزایش میکروسختی و استحکام کششی شد. مقادیر میکروسختی و استحکام کششی آلیاژ بدون عملیات بعدی و کامپوزیت سطحی A356-7.5 vol٪ Ti3AlC2 به ترتیب حدود ۶۸ HV ، ۱۱۲ MPa ، ۸۷ HV ، ۱۸۴ MPa بود. نانوکامپوزیت های سطحی مقادیر ضریب اصطکاک بسیار کمتر و نرخ سایش پایین تر از زیرلایه نشان دادند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دادند که سایش خراشی با مقادیر و مشخصات مختلف مکانیسم غالب سایش بود.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

This study described surface reinforcing of A356 aluminum alloy with 2.5, 5, and 7.5 vol% nanolayered Ti3AlC2 MAX phase particles. The friction stir processing (FSP) was used to fabricate these surface composites. The surface composites were characterized by different routes such as optical and electron microscopy, microhardness, tensile, and wear tests. The OM and SEM micrographs showed that the application of FSP resulted in microstructural refinement and modification because of reducing porosity, diminishing coarse dendrites of primary aluminum, fragmenting of coarse silicon needle-shaped particles, uniform distributing of fine silicon particle in the substrate. This microstructural evolution led to increasing in microhardness and tensile values. The microhardness and tensile strength values of the as-received alloy and A356-7.5 vol% Ti3AlC2 surface composite were about 68 HV and 112 MPa, and 87 HV and 184 MPa, respectively. Surface nanocomposites showed significantly lower friction coefficient values and lower wear rates than the substrate. Scanning electron microscopy micrographs revealed that the abrasive wear with different extent and characteristics was the dominant wear mechanism.