ارزیابی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت سطحی AZ31/TiC ایجاد شده توسط فرایند همزن اصطکاکی

نویسندگان

School of Metallurgy and Materials Engineering, University of Tehran

10.30501/jamt.2010.70242

چکیده

فرایند همزن اصطکاکی برای ایجاد نانوکامپوزیت سطحی AZ31/TiC بکار گرفته شد و ریز ساختار و خواص مکانیکی لایه های ایجاد شده مورد بررسی قرار گرفت. دو دسته لایه سطحیبا و بدون قراردهی ذرات در مقیاس نانو TiCدر شکافی در مقابل ابزار چرخنده و پیشرونده بر زیر لایه AZ31 در اثر فرایند همزن اصطکاکی و انجام سه پاس بعدی حاصل شدند.لایه کامپوزیتی ایجاد شده بعد از یک پاس، ریزساختاری شامل توزیع غیر یکنواخت مجتمع های TiC رانشان داد. انجام سه پاس بعدی باعث جداشدن ذرات و توزیع تقریبا یکنواختی از ذرات TiC در مقیاس نانو در زمینه ای با میانگین اندازه دانه های حدود سه میکرون گردید. لایه نانو کامپوزیتی AZ31/TiC سختی بالای 91 ویکرز و استحکام تسلیم MPa290 را نشان داد که به ترتیب حدود 1.5 برابر سختی و 1.3 برابر استحکام تسلیم زیر لایه AZ31 است: این موارد به حضور ذرات سخت نانو TiC و ریز شدن دانه های زمینه مرتبط می گردد. اگر چه لایه ایجاد شده بدون ذرات TiC کاهش میانگین اندازه دانه ها تا حدود 5.5 میکرومتر را نشان داد لیکن این مورد با کاهش توام سختی و استحکام تسلیم نسبت به زیر لایه همراه بود که این موارد به حل شدن ذرات فاز دوم بین فلزی زیر لایه تحت رژیم حرارتی-مکانیکی اعمال شده در فرایند همزن اصطکاکی نسبت داده می شود. این لایه بیشترین میزان کرنشرا نشان داد که حاکی از نرمی آن به واسطه ریز شدن دانه ها نسبت به زیر لایه AZ31 دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mechanical Assessment of AZ31/TiCnano-composite surface layer fabricated using friction stir processing

چکیده [English]

Friction stir processing was carried out on an AZ31 substrate with and without introduction of nano-sized TiC powder. Clusters of TiCwere found in the fabricated layer with a non-uniform distribution. Applied additional passes resulted in gradual break-up of TiC clusters; a nano-composite layer with a uniform dispersion of nano-sized TiC reinforcements in a matrix of fine grains (~3mm) was achieved after three further passes. This layerexhibited a micro hardness and yield strength of ~91HV and 290MPa, respectively. These values are found to be ~1.5 and 1.3 times of those of the as-received AZ31 substrate, respectively.Enhancement of mechanical properties is attributed to dispersion of nano-sized hard reinforcements in a matrix of fine grains. The layer produced without introduction of TiC powder showed a microstructure of fine grains (~5.5mm). However, it exhibited a lower micro hardness and yield strength than those of the as-received AZ31; this softening is related to dissolution of an intermetallic compound phase during the thermo-mechanical phenomena associated with friction stir processing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Friction Stir Processing
  • nano-composite
  • AZ31
  • TiC
  • Microstructure
  • Hardness
  • Strength