اثر پاسهاي چندگانه بر ريز ساختار و خواص مكانيكي در فرايند اصطكاكي اغتشاشي روي آلياژ AZ31

Effect of number of passes in friction stir processing of AZ31 magnesium alloy with TiN particles

آلياژ منيزيم AZ31 بدليل چگالي بسيار پايين و نسبت استحكام به وزن بالا امروزه در صنايع هوافضا مورد توجه قرار گرفته است. از طرفي يكي از مشكلات اين آلياژ، سختي پايين و در نتيجه خواص سطحي ضعيف و مقاومت به سايش پايين است. از اين رو در اين تحقيق سعي شده است توسط فرآيند اصطكاكي اغتشاشي به همراه ذرات نانو متري TiN يك لايه نانو كامپوزيت روي سطح بوجود آورده تا سختي سطح و خواص سايشي بهبود يابد. پارامترهاي موثر در اين فرآيند عبارتند از سرعت دوراني، سرعت پيشروي، تعداد پاس و زاويه ابزار. در اين پژوهش تاثير تعداد پاسهاي فرآيند مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه افزايش تعداد پاس، ذرات سراميكي TiN در زمينه توزيع مطلوب تري دارند، اندازه دانه ها ريز تر مي شود و سختي نيز در منطقه فرآيند بالاتر ميرود. با انجام فرآيند چهار پاسه، اندازه دانه به 1/5µm و ماكزيمم سختي نيز بيش از دو برابر فلز پايه بدست آمد.

Friction Stir Processing (FSP) is a new surface modification technique which is the same approach as Friction Stir Welding (FSW). FSP is a solid-state process; therefore the defects in this method are less than those of in other surface processing methods. In this study, FSP has been employed to form a nano-sized TiN into an AZ31 magnesium alloy to create a nano-composite surface layer. An H13 tool with a triangular pin was applied to plasticize AZ31 base metal. The effect of number of passes on the resultant microstructure and mechanical properties of friction stir processed AZ31 was studied. Microstructural investigations were carried out by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Optical Microscopy (OM). Also, the hardness of specimens in stir zone and base metal was measured via Vickers tester. The results revealed that by increasing the number of passes, distribution of TiN particles was improved, and a finer grained microstructure was achieved. Also, the surface hardness increased. The average grain size of the composite reached 1.5m and the resultant composite nearly doubled the hardness of the base material due to existence of TiN ceramic particles and the finer microstructure.