ЗАВИСИМОСТЬ МИКРОСТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО КОМПОЗИТА AL6061 ОТ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА ПРИ ОБРАБОТКЕ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
Ключевые слова:
обработка трением с перемешиванием, сплав Al6061, керамическое армирование, микроструктура, микротвердостьАннотация
Сплавы на основе алюминия (Al) используются в аэрокосмической и автомобильной промышленности из-за их высокой удельной жесткости и удельной прочности. С целью улучшения их механических свойств изготавливают композиты, включающие керамические частицы в качестве армирующих элементов. Высокая твердость поверхности, необходимая для получения высокой износостойкости, обеспечивается изготовлением «поверхностных композитов». Обработка трением с перемешиванием (ОТП) является эффективным методом производства поверхностных композитов, поскольку, дает возможность контролировать микроструктуру, изменяя скорость вращения инструмента. В настоящей работе поверхностные композиты на основе алюминиевого сплава Al6061, содержащие микрочастицы карбида кремния и оксида алюминия, были получены методом ОТП. Поверхностные композиты изготавливались на трех скоростях вращения инструмента (600, 800, 1000 об./мин). Приводится характеристика микроструктуры композитов, а именно размера зерна в четырех различных зонах – в зоне точечной сварки (зона перемешивания), в зоне термического влияния, в зоне термомеханического воздействия и в основном металле. Микротвердость композитов измеряли в зоне точечной сварки (зоне перемешивания) и в основном металле. Твердость композитов была выше, чем у основного металла из-за рекристаллизованной микроструктуры, то есть уменьшения размера зерна и равномерного распределения керамических частиц и механизмов их упрочнения. С увеличением скорости вращения инструмента размер зерен в композитах уменьшался и, следовательно, увеличивалась их твердость, при этом на максимальной скорости вращения
(1000 об./мин) размер зерен в зоне перемешивания был на порядок меньше, а твердость в три раза выше, чем у основного металла. Зависимость размера зерна (и сопутствующего увеличения твердости) от скорости вращения инструмента обеспечивает эффективный способ контроля микроструктуры и повышения твердости во время обработки поверхностных композитов, не прибегая к их дополнительной обработке после изготовления.
Библиографические ссылки
Ma Z.Y. Friction Stir Processing Technology: A Review // Metallurgical and Materials Transactions A. 2008. Vol. 39. No. 3. P. 642–658.
Zykova A.P., Tarasov S.Y, Chumaevski A.V., Kolubaev E.A. A Review of Friction Stir Processing of Structural Metallic Materials // Process, Properties, and Methods, Metals. 2020. Vol. 10. No. 772. P. 1–40.
Available at URL: http://www.industrialheating.com/articles/84092-friction-stir-processing-creates-aluminum alloy-superplasticity (accessed: 09.02.2022).
Butola R., Pandit D., Pratap C., Chandra P. Two decades of friction stir processing–a review of advancements in composite fabrication // Journal of Adhesion Science and Technology. 2022. Vol. 36. No. 8. P. 795–832.
Ceschini L., Gupta M., Morri A., Jarfors A., Jayalakshmi S., Arvind Singh R., Rotundo F., Toschi S. Aluminium and Magnesium Metal Matrix Nanocomposites, Springer Nature Singapore, Singapore, 2016.
Dursun T., Soutis C. Recent developments in advanced aircraft aluminium alloys // Materials & Design. 2014. No. 56. P. 862–871.
Cole G.S., Sherman A.M. Light weight materials for automotive applications // Materials Characterization. 1995. No. 35. P. 3–9.
Polmear I.J. Light alloys: Metallurgy of the Light Metals, Wiley New York, 1995.
Dong H. Surface Engineering of Light Alloys, CRC Press,Woodhead Publishing Limited, 2010.
Mahoney M.W., Lynch S.P. Friction-Stir Processing Technical Report, Rockwell Scientific Company LLC, Thousand Oaks, California, US. 2006.
Kumar M., Prasanth R., Selvakumar B., Ranjith V. A review on friction stir processing of Al6061 surface composites // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2128. Article 020031. P. 1–10.
Sagar P., Handa A. A comprehensive review of recent progress in fabrication of magnesium base composites by friction stir processing technique – A review // AIMS Materials Science. 2020. Vol. 7. No. 5. P. 684–704.
Kurt A., Uygur I., Cete E. Surface modification of aluminum by friction stir processing // Journal of Materials Processing Technology. 2011. Vol. 211. No. 3. P. 313–317.
Bodunrina M.O., Alanemea K.K., Chown L.H. Aluminium matrix hybrid composites: a review of reinforcement philosophies; mechanical, corrosion and tribological characteristics // Journal of Materials Research & Technology. 2015. Vol. 4. No. 4. P. 434–445.
Smith C.B., Mishra R.S. Friction Stir Processing for Enhanced Low Temperature Formability, Butterworth Heinemann, Boston, USA. 2014.
Zhao H., Pan Q., Qin Q., Wu Y., Su X. Effect of the processing parameters of friction stir processing on the microstructure and mechanical properties of 6063 aluminum alloy // Materials Science and Engineering A. 2019. No. 751. P. 70–79.
Abrahams R., Mikhail J., Fasihi P. Effect of friction stir process parameters on the mechanical properties of 5005-H34 and 7075- T651 aluminium alloys // Materials Science and Engineering A. 2019. No. 751. P. 363–373.
Aruri D., Kumar A., Kotiveerachary B. Effect of III-Pass on Microstructure, Micro Hardness and Static Immersion Corrosion Resistance of AA6061–T6/SiCp Surface Composite Fabricated by Friction Stir Processing // International Journal of Applied Research In Mechanical Engineering (IJARME). 2012. Vol. 1. No. 3. P. 152–156.
Dieter G.E. Mechancial Metallurgy, McGraw-Hill, SI Metric Edition, USA. 1988.
Bowden F.P., Tabor D. The Friction and Lubrication of Solids. Clarendon Press, Oxford, UK. 1950. P. 90–121.
Mishra R.S., Ma Z.Y. Friction stir welding and processing // Materials Science and Engineering R. 2005. No. 50. P. 1–78.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2022 С. Джаялакшми, Р. Арвинд Сингх, А. Вивек Ананд, К. Шринивас Рао, С. В. Коновалов

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.