مقايسه ريزساختار، مقاومت سايشي و خوردگي كامپوزيت‌هاي سطحي AZ31B/SiO2، AZ31B/graphite و AZ31B/SiO2/graphite توليد شده به روش اصطكاكي اغتشاشي

Comparison of microstructure, wear resistance, and corrosion behavior of AZ31B/SiO2, AZ31B/graphite, and AZ31B/SiO2/graphite surface composite produced by friction stir processing (FSP)

هدف از اين پژوهش مقايسۀ ريزساختار، ريزسختي، مقاومت به سايش، و مقاومت به خوردگي سه كامپوزيت‌ سطحي حاوي نانوذرات سيليكا، نانوذرات گرافيت و مخلوط نانوذرات سيليكا و گرافيت توليدشده به روش اصطكاكي اغتشاشي بر سطح آلياژ منيزيم AZ31B بود. نتايج، پس از چهار پاس انجام فرايند اصطكاكي اغتشاشي، نشان داد متوسط اندازه دانه براي كامپوزيت حاوي سيليكا، گرافيت، و مخلوط سيليكا و گرافيت در ناحيه هم‌زده به ترتيب 82%، 70% و 80% نسبت به آلياژ منيزيم اوليه كاهش يافت. به‌علاوه، ريزسختي به ترتيب 33%، 18.8% و 20.6% نسبت به آلياژ منيزيم اوليه افزايش يافت. اگرچه گرافيت، به عنوان يك جامد روانكار و نرم، باعث كاهش سختي شد، نتايج آزمون سايش نشان داد نرخ سايش براي نمونه‌هاي حاوي گرافيت و مخلوط گرافيت و سيليكا تقريباً مشابه نمونه حاوي سيليكاست. بررسي تصاوير TEM نشان داد اندازه دانه‌هاي فرعي براي نمونه حاوي مخلوط نانوذرات سيليكا و گرافيت نسبت به نمونه حاوي نانوذرات سيليكا بيش از 18% كوچكتر است. بر طبق نتايج آزمون خوردگي، جريان خوردگي نمونه حاوي نانوذرات سيليكا نسبت به آلياژ اوليه بيش از 89% كاهش يافت و نمونه حاوي مخلوط نانوذرات سيليكا و گرافيت نجيب‌ترين پتانسيل خوردگي را داشت.

In this research, silica nanoparticles, graphite nanoparticles, and a mixture of silica and graphite nanoparticles were used to fabricate surface composites on AZ31B by the use of friction stir processing (FSP). The results after 4 passes indicated that, in comparison with as-received AZ31B, the mean grain size in the sir zone for AZ31B/SiO2, AZ31B/graphite, and AZ31B/SiO2/graphite decreased about 82%, 70%, and 80% respectively. Furthermore, in comparison with as-received AZ31B, microhardness increased 33%, 18.8%, and 20.6% respectively. Although graphite, as a solid lubricant, decreased hardness, the results of wear test indicated that wear rate of AZ31B/graphite and AZ31B/SiO2/graphite is almost similar to wear rate of AZ31B/SiO2. The investigation of TEM images indicated that the size of sub-grains for AZ31B/SiO2/graphite was 18% smaller than AZ31B/SiO2. Furthermore, the results of the corrosion test indicated that the corrosion current of AZ31B/SiO2 reduced over 89% compared with as-received AZ31B, and AZ31B/SiO2/graphite had the highest corrosion potential.