ايجاد لايه نانو كامپوزيت سطحي AZ31/TiN توسط فرآيند اصطكاكي اغتشاشي

Formation of hard AZ31/TiN nano-composite surface layer employing friction stir processing technique

در اين تحقيق توليد يك نانو كامپوزيت AZ31/TiN روي سطح آلياژ منيزيم AZ31 مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين فرايند از يك ابزار غير مصرفي از جنس فولاد ابزار H13 استفاده شد. ابزار با حركت دوراني و پيشرونده خود در داخل توده ماده، با ايجاد حرارت و تغيير شكل پلاستيكي شديد (SPD)، يك ناحيه متلاطم بوجود مي آورد. ذرات نانومتري TiN توسط يك شيار از قبل تعبيه شده، در معرض اين ناحيه متلاطم قرار گرفت و يك لايه نانوكامپوزيتي در سطح فلز پايه به وجود آمد كه باعث افزايش سختي سطح تا دو برابر شد. در اين پژوهش تاثير سرعت پيشروي بر روي ريزساختار و خواص مكانيكي لايه نانوكامپوزيتي شكل گرفته مورد مطالعه قرار گرفت. كامپوزيت سطحي توليد شده در بعضي نواحي شامل تجمع خوشه اي ذرات TiN بود كه كاهش سرعت پيشروي ابزار باعث درهم شكستن و از هم باز كردن اين خوشه ها شد. بهترين توزيع ذرات نانومتري TiN در زمينه AZ31 و بيشترين سختي، در كمترين سرعت پيشروي بدست آمد. اين افزايش سختي بدليل وجود ذرات سراميكي TiN در زمينه و همچنين بوجود آمدن ساختاري فوق ريزدانه است.

In this paper, the formation of AZ31/TiN nano-composite surface layer on AZ31 substrate has been studied. The nano-sized TiN particulates were introduced in stir zone with a pre-made groove. In this work the effect of tool rotational speed on dispersion of TiN particulates was investigated. Composite surface layer were formed containing clusters of TiN. Mirostructural observation using scanning electron microscopy showed that dispersion of TiN particulates was changed on basis of advancing speed of the FSP tool. TiN particles were successfully dispersed into AZ31 substrate using FSP. The maximum microhardness of the stir zone and the most uniform dispersion of nano-TiN was achieved at the least advancing speed.