بررسي ريزساختار، خواص سايشي و مقاومت به خوردگي لايه كامپوزيت سطحي برنج/گرافيت فرآوري شده با فرآيند اصطكاكي همزن

Investigations on microstructure, wear behavior and corrosion resistance of brass/graphite composite produced by friction stir processing

در اين پژوهش، يك لايه كامپوزيتي بر پايه آلياژ برنج با ذرات تقويت كننده گرافيت با اندازه ذرات 7 ميكرومتر توسط فرآيند اصطكاكي همزن توليد شده است. شياري به عمق و پهناي 5/2 و 3/0 ميليمتر روي سطح يك نمونه از آلياژ برنج با ضخامت 3 ميليمتر توسط دستگاه وايركات ايجاد و توسط ذرات گرافيت كاملا پر شده است. فرآيند اصطكاكي همزن با سرعت چرخشي و سرعت پيشروي ابزار 800 دور بر دقيقه و 100 ميليمتر بر دقيقه تحت 1 و 3 پاس انجام شده و ريز ساختار و خواص مكانيكي قبل و بعد از فرآيند نيز بررسي شده است. مشاهدات ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه افزايش تعداد پاس‌ها منجر به توزيع يكنواخت‌تر ذرات خواهد شد. بيشينه سختي در لايه كامپوزيتي، حدود 141 ويكرز به‌دست آمد. اين درحالي است كه سختي زيرلايه تقريبا 84 ويكرز محاسبه شد. رفتار سايشي زيرلايه، لايه فرآوري شده بدون حضور ذرات تقويت كننده و لايه كامپوزيتي با ذرات تقويت كننده گرافيت با استفاده از يك دستگاه پين روي ديسك بررسي شد. نتايج نشان داد كه مقاومت سايشي لايه‌هاي كامپوزيتي حاوي ذرات موليبدنيوم دي‌سولفيد تا حدود 5/1 برابر زيرلايه افزايش پيدا كرده است. نتايج آزمون خوردگي تافل نشان داد كه پتانسيل خوردگي لايه كامپوزيتي با ذرات گرافيت نزديك به مقادير مربوط به فلز پايه بوده و تغيير محسوسي ديده نمي‌شود .در حالي كه پتانسيل خوردگي در لايه فرآوري شده بدون حضور ذرات تقريبا 48 ميلي ولت بيشتر از فلز پايه محاسبه شد.

In this study, a brass alloybased (Cu30%Zn) composite was fabricated by Graphite particles with initial size of 7µm reinforcement via friction stir processing. Groove with the Width and depth of 0.3mm & 2.5 mm were made on the surface of a brass specimen, respectively and filled by Graphite powder. Friction stir processing was carried out with transverse and rotational speeds of 100mm/min and 800rpm, respectively and the tilt angle of 1°. Single pass and threepass FSP were conducted on the samples. The microstructure and mechanical properties before and after FSP were investigated. Optical and scanning electron microscope observations revealed that increasing the number of passes exhibits homogeneous distribution of Graphite particles. The wear behavior was examined without lubricant and at room temperature using a pinondisc device. The results showed that the wear resistance of composite layers containing MoS2 particles has increased to about 1.5 times the substrate. Maximum hardness in the stir zone was 141 Vickers, while the hardness of base metal was 84 Vickers. TOEFL test results also showed that the corrosion potential layer composite with graphite particles near to the values of the base metal had no significant change. While the corrosion potential in the processed layer without reinforcing particles of the base metal is approximately 48 Mv.