1دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساوه، ساوه، ایران.
2گروه فنی و مهندسی ، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.
تاریخ دریافت: 19 بهمن 1401،
تاریخ بازنگری: 19 اسفند 1401،
تاریخ پذیرش: 19 اسفند 1401
چکیده
چکیده مقدمه: در این پژوهش، ساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیم 6061 با نانو ذرات تقویت کننده گرافن تولید شده با روش اصطکاک اغتشاشی (FSP) بررسی شد. سرعت چرخش ابزار از 112 الی 280 دور بر دقیقه، سرعت حرکت ابزار در بازه 5/31 الی 20 میلی متر بر دقیقه و شیب ابزار مخروطی در 2، 5/2 و 3 درجه تنظیم گردید. روش: مشخصه یابی با آزمایشهای کشش، میکروسختی، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) همراه با طیف سنجی انرژی اشعه ایکس (EDS) و میکروسکوپ نوری (OM) صورت گرفت. یافته ها: با افزایش نسبت سرعت چرخش به سرعت حرکت ابزار (پیشروی بر دور) از 07/0 تا 28/0 و افزایش زاویه ابزار از 2 تا 3 درجه، استحکام کششی از 338 تا 396 مگاپاسکال، استحکام تسلیم از 319 تا 383 مگاپاسکال و درصد ازدیاد طول 9/10 تا 3/12 درصد افزایش داشته است. همچنین میکرو سختی در ناحیه فرآیند شده از 273 تا 400 ویکرز افزایش یافت. نتیجه گیری: در نهایت نمونه با زاویه نوک ابزار 3 درجه، سرعت چرخش ابزار 112 دور بر دقیقه و سرعت حرکت ابزار 5/31 میلیمتر بر دقیقه به عنوان حالت بهینه خواص استحکام و انعطاف پذیری انتخاب شد.
Investigation of the structure and mechanical properties of aluminum 6061-graphene nanocomposite fabricated by the friction stir processing
نویسندگان [English]
Gholamreza Ghafari1؛ Mina Safa1؛ Farzad Soleymani2؛ Gholamreza Khalaj1
1Department of Engineering, Saveh Branch, Islamic Azad University, Saveh, Iran.
2Payame Noor Unvierstiy
چکیده [English]
Abstract Introduction: In this research, the structure and mechanical properties of aluminum 6061 composite with graphene reinforcing nanoparticles produced by friction stir method (FSP) were investigated. The rotation speed of the tool was set from 112 to 280 rpm, the speed of the tool movement in the range of 31.5 to 20 mm/min and the slope of the conical tool was set at 2, 2.5 and 3 degrees. Methods: Characterization was done by tensile tests, microhardness, field emission scanning electron microscope (FESEM) along with X-ray energy spectroscopy (EDS) and optical microscope (OM). The results show that in the presence of graphene as a reinforcement, the mechanical properties are improved. Findings:By increasing the ratio of rotation speed to tool movement speed (advance per revolution) from 0.07 to 0.28 and increasing the tool angle from 2 to 3 degrees, tensile strength enhanced from 338 to 396 MPa, yield strength from 319 to 383 MPa and the elongation increase has increased from 10.9 to 12.3 percent. Also, the micro-hardness in the nugget area increased from 273 to 400 Vickers.
1. Dhayalan, R., K. Kalaiselvan, and R. Sathiskumar. "Characterization of AA6063/SiC-Gr surface composites produced by FSP technique." Procedia Engineering 97 (2014): 625-631. http://dx.doi.org/10.1016/j.proeng.2014.12.291
3. Murali, V. V., G. Krishna, and K. Satyanarayana. "Microstructure and mechanical properties of multipass friction stir processed aluminum silicon carbide metal matrix." International Journal of Scientific Engineering and Technology 4, no. 2 (2015): 88-90. https://www.indianjournals.com/ijor.aspx?target=ijor:ijset1&volume=4&issue=2&article=012
5. Bartolucci, Stephen F., Joseph Paras, Mohammad A. Rafiee, Javad Rafiee, Sabrina Lee, Deepak Kapoor, and Nikhil Koratkar. "Graphene–aluminum nanocomposites." Materials Science and Engineering: A 528, no. 27 (2011): 7933-7937. http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2011.07.043
15. ربیعی زاده امین، افسری احمد و محمدی مهرداد. "تولید و بررسی خواص نانو کامپوزیت سطحی آلومینیوم/نانولوله کربنی (Al-CNT) تولید شده با فرآیند اصطکاکی-اغتشاشی." فصلنامه علمی-پژوهشی مواد نوین 3، 10 (1391) 13-24. https://jnm.marvdasht.iau.ir/article_1406.html
16. Zhang, Z. W., Z. Y. Liu, B. L. Xiao, D. R. Ni, and Z. Y. Ma. "High efficiency dispersal and strengthening of graphene reinforced aluminum alloy composites fabricated by powder metallurgy combined with friction stir processing." Carbon 135 (2018): 215-223. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.04.029
23. Sahraeinejad, S., H. Izadi, M. Haghshenas, and A. P. Gerlich. "Fabrication of metal matrix composites by friction stir processing with different particles and processing parameters." Materials Science and Engineering: A 626 (2015): 505-513. http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2014.12.077