بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت زمینه آلومینیمی 5456 تقویت‌شده با نانوذرات اکسید سیلیسیم تولیدشده به روش فرایند همزن اصطکاکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران

2 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

فرایند همزن اصطکاکی یک روش حالت‌جامد برای اصلاح و همگن‌سازی موضعی ریزساختار و افزایش خواص مکانیکی فلزات است. در تحقیق حاضر، از این روش برای ایجاد کامپوزیت زمینه آلومینیمی 5456 تقویت‌شده با نانوذرات SiO2 (با میانگین اندازه ذره 20 نانومتر) استفاده شد. پارامترهای مورداستفاده شامل سرعت پیشروی ثابت 8 میلی‌متر بر دقیقه، سرعت دورانی 800 و 2500 دور بر دقیقه و مقدار ذرات تقویت‌کننده 5 و 15 درصد وزنی بود. ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی موردبررسی قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که با افزودن ذرات تقویت‌کننده، میانگین اندازه دانه در ناحیه همزده کاهش پیدا می‌کند. همچنین، مشاهده شد که اندازه دانه‌های منطقه همزده با افزایش سرعت دورانی کاهش می‌یابد. برای بررسی خواص مکانیکی، از آزمون‌های ریزسختی و کشش استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت دورانی میزان سختی منطقه همزده از 80 به 170 ویکرز افزایش یافت. همچنین، نتایج آزمون کشش نشان داد که میزان استحکام با درصد کمتر ذرات تقویت‌کننده افزایش یافته و از 130 به 210 مگاپاسکال تغییر می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Microstructure and mechanical properties of AA5456/SiO2p nanocomposite fabricated by friction stir processing

نویسندگان [English]

  • Rasoul Naderi 1
  • Mostafa Hajian Heidary 2
  • Mohsen Karimi 2
  • Alireza Ahmadi 3
1 Department of Material Science and Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Department of Materials Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
3 Department of Mining and Metallurgy Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Friction stir processing is a solid-state method used for local homogenization, grain structure refinement, and improvement of mechanical properties of metallic materials. Through this method, AA5456/SiO2/5-15p nanocomposites were produced in the present research. The average particle size of the reinforcements was 20 nm. The processing parameters included the constant traverse of 8 mm/min and rotational speeds of 800 and 2500 rpm. The microstructural examinations were carried out using the optical and scanning electron microscopies. The results showed that the average grain size of the stir zone reduced by incorporation of the reinforcing particles into the matrix. It was also observed that the increase in the rotational speed results in a decrease in the grain size of the stir zone. The mechanical properties of the friction stir processed composites were also evaluated by the microhardness and tensile testing. It was revealed that the microhardness is increased from 80 to 170 HV when the rotational speed increases. The tensile test results showed an improved strength from 130 to 210 MPa for samples with lower percentages of reinforcements.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Friction Stir Processing
  • Aluminum matrix composite
  • SiO2 nanoparticles
  • Microstructure
  • Mechanical properties