بررسي ريزساختار و رفتار مكانيكي كامپوزيت سطحي Al/SiC/CNT توليد شده به روش فراوري اصطكاكي اغتشاشي

Investigation of Microstructure and Mechanical Behavior of Al/SiC/CNT Surface Composite Fabricated by Friction Stir Processing

فراوري اصطكاكي اغتشاشي (FSP) مي‌تواند خواص سطحي مانند مقاومت به سايش، سختي، استحكام و شكل‌پذيري را بدون تاثير بر خواص حجمي مواد بهبود بخشد. در اين پژوهش، كامپوزيت سطحي با استفاده از ذرات كاربيد سيليسيم (SiC) با اندازه ميكرو و نانو و نانولوله‌ كربن (CNT) بر زير لايه آلومينيوم 6061 به‌وسيله FSP ايجاد شد. بدين منظور از سرعت چرخش ابزار rpm 1000 و سرعت حركت mm/min 35 و زاويه ابزار 3 درجه نسبت به محور عمود استفاده شد. ريزساختار، سختي و مقاومت به سايش نمونه‌هاي كامپوزيتي مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان داد اندازه دانه‌هاي نمونه حاوي نانوذرات SiC ريزتر و توزيع يكنواخت‌تري در مقايسه با نمونه FSP شده بدون تقويت‌كننده دارد. نتايج آزمون سختي نشان داد انجام عمليات FSP و افزودن ذرات تقويت‌كننده باعث افزايش سختي نسبت به نمونه بدون تقويت‌كننده شد. همچنين، بيشترين ميزان سختي مربوط به نمونه حاوي نانوذرات SiC بود كه نسبت به نمونه بدون تقويت‌كننده 185 درصد بهبود نشان داد. همچنين انجام عمليات FSP بدون افزودن ذرات تقويت‌كننده افزايش 43 درصدي سختي نسبت به نمونه بدون عمليات را به دنبال داشت. نتايج حاصل از آزمون سايش بهبود كاهش وزن بعد از عمليات FPS و افزودن تقويت‌كننده را نشان داد. بيشترين مقاومت به سايش و كمترين ضريب اصطكاك براي نمونه حاوي نانوذرات SiC و CNT بود كه نسبت به نمونه بدون تقويت‌كننده 81 درصد كاهش وزن كم‌تري داشت.

Friction Stir Processing (FSP) can improve surface properties such as abrasion resistance, hardness, strength and formability without affecting the bulk properties of the material. In this study, surface nanocomposites were fabricated using Silicon Carbide (SiC) micro- and nano-size particles and carbon nanotubes (CNT) on 6061 aluminum substrate by the FSP method. The microstructure, hardness and abrasion resistance of nanocomposite samples were studied. The results showed that the specimen containing of nano SiC had a more finer and homogenous distribution in the composite compared to specimen subjected to FSP without reinforcement. The results of the hardness test showed that performing FSP operation and adding reinforcing particles increased the hardness of the sample compared with the unreinforced sample. Moreover, the highest hardness rate was related to the sample containing SiC nanoparticles, which showed 185% improvement in comparison with the unreinforced sample. Furthermore, performing the FSP operation without adding reinforcing particles resulted in a 43% increase in hardness compared with the sample that had not gone through that operation. The highest abrasion resistance and the lowest coefficient of friction belonged to the sample containing SiC nanoparticles and CNT nanotubes, which indicated 81% lower weight loss than the unreinforced sample.