به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « Friction stir processing » در نشریات گروه « مواد و متالورژی »

تکرار جستجوی کلیدواژه «Friction stir processing» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • A. Shahbaz, M. Abbasi*, H. Sabet

    In recent years, a wide range of studies have focused on the surface modification of titanium, especially in terms of its biomedical applications. However, comparatively less researches have been conducted on the fabrication of titanium surface composites in bulk form. The primary objective of this investigation is to successfully produce hydroxyapatite (HA)-Ti surface composites with a homogenous dispersion of nano hydroxyapatite particles through friction stir processing (FSP). The secondary aim is to investigate the effect of FSP parameters, specifically filler mixture, on the microstructure and mechanical properties of the composites. Two different mixtures of HA and FSP parameters, traverse speeds of 30 and 45 mm min-1, rotational speed of 1200 rpm, and a conical tool shape, were used. It was found that the samples obtained by a filler mixture of HA-polyvinyl alcohol (PVA) showed better dispersion of HA in the Ti base, as well as higher tensile strength. Also, a 30 mm min-1 traverse speed led to higher strength in both filler mixtures. Therefore, the sample produced by a traverse speed of 30 mm min-1 and HA/PVA filler mixture was selected as the optimum sample.

    Keywords: Friction Stir Processing, Titanium, Filler Mixture, Hydroxyapatite, Mechanical Properties}
  • مصطفی گلی، احمد افسری*، سید احمد به گزین، سید محمدرضا ناظم السادات

    از فرآیند اصطکاکی- اغتشاشی برای تولید ماده کامپوزیتی با زمینه فلزی برروی آلیاژ پایه آلومینیمی 5083 به منظور بهبود خواص سختی و تریبولوژیکی استفاده شد. از پودر تقویت کننده دی بوراید تیتانیم و نانو لوله کربنی استفاده گردید و تعداد پاس ها برای انجام فرآیند تغییر داده شد. ریزساختار مواد کامپوزیتی تولید شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی و لایه های سطحی کامپوزیت توسط میکروسختی مورد بررسی قرار گرفتند. این روش در 4 پاس، باعث حداکثر 32.3 درصد افزایش سختی در نانو کامپوزیت سطحی حاصل از پودر نانو لوله کربنی و 21.6 درصد افزایش سختی در نانو کامپوزیت سطحی حاصل از پودر دی بورایدتیتانیم نسبت به فلز پایه گردید. نمونه های تولید شده با چهار پاس حاوی پودر نانو لوله کربنی، دارای سختی 8 درصد بیشتر از سختی نمونه هایی با پاس مشابه با پودر دی بورایدتیتانیم است. بیشترین مقاومت سایشی در 4 پاس حاصل گردید بطوریکه مقاومت سایشی حاصل شده در حالت استفاده از نانو لوله کربنی حدود 45 درصد بیش از حالت استفاده از پودر TiB2 بوده و عمر کاری قطعه در شرایط سایشی را می توان با این عملیات تا 3.5 برابر افزایش داد.

    کلید واژگان: فرایند اصطکاکی-اغتشاشی, آلیاژ آلومینیم 5083, نانوکامپوزیت سطحی, مقاومت سایشی, سختی}
    Mostafa Gooli, Ahmad Afsari *, Sayed Ahmad Behgozin, Sayed MohammadReza Nazemassadat

    Friction stir process (FSP) was used to improve hardness and tribological properties of Al-5083 aluminum alloy through formation of metal matrix composite (MMC) material. The process involved the use of titanium diboride powder (TiB2) and carbon nanotubes reinforcing materials. The number of passes during the process was varied. Observations of the microstructure of the composite materials were made using scanning electron microscopy (SEM), while the composited surface layers were examined using microhardness testing. After conducting four passes using FSP, the surface nanocomposite obtained from carbon nanotubes and TiB2 yielded a maximum increase in hardness of 32.3%, and 21.6% compared to the base alloy respectively. Moreover, the samples produced with four passes, containing carbon nanotubes, showed a hardness 8% greater than the samples produced with the same number of passes, but with TiB2. Additionally, the highest wear resistance was also obtained using four passes. The wear resistance exhibited by the carbon nanotube-reinforced composite was approximately 45% greater than the TiB2 powder-reinforced composite. Hence, the use of FSP can potentially increase the working life of the part in wear conditions by up to 3.5 times.

    Keywords: Friction stir processing, AA5083 Aluminum Alloy, Surface Nanocomposite, Wear resistance, Hardness}
  • Sandeep Ramasamy Periasamy, Vaira Vignesh Ramalingam*, Ajay Vijayakumar, Harieharran Senthilkumaran, Vyomateja Sajja, Padmanaban Ramasamy, Samuel Ratna Kumar Kumar Paul Sureshkumar

    Novelty: Most of the open literature research has focused on the microstructural evolution and mechanical properties of AA2050 alloy. Also, a significant study discusses the corrosion behavior of AA2050 alloy based on immersion and electrochemical characteristics. The influence of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of friction stir processed AA2050 alloy is scarcely discussed in the open literature. The hot salt corrosion characteristics of friction stir processed AA2050 seldom exists in the available literature. This study concentrates on microhardness, tensile strength, and corrosion properties of friction stir processed AA2050. Also, the work focuses on the influence of artificial aging on the microhardness, and tensile strength of the friction stir processed AA2050.Highlights1.    Friction stir processing of AA2050 (Al-Cu-Li) alloy refined grains and distribution of intermetallic phases2.    Heat treatment increased the ductility of friction stir processed AA2050 alloy 3.    Hot salt corrosion test of friction stir processed AA2050 alloy indicated a less mass loss per unit area than the base material. Abstract - In this work, AA2050 alloy was friction stir processed at various tool rotation speeds and feed rates. The material was subjected to artificial aging to investigate its influence on macrostructure, microstructure, microhardness, and tensile strength of friction stir processed AA2050. Besides, a hot salt corrosion test was done on the test specimens at 130 °C for 168 hours. The results indicate that grain refinement and dispersion of secondary phase particles improved the microhardness and strength of friction stir processed specimens. The artificial aging of the friction stir processed specimens improved the ductility by 81.5%. However, the tensile strength of the specimens decreased by 2.8%. The corrosion (mass loss per unit area) of the specimen processed with a single pass at a speed of 600 rpm and feed rate of 60 mm/min decreased by 90% compared to the base material.

    Keywords: Friction stir processing, Al-Cu-Li alloy, Microstructure, Heat Treatment, Corrosion}
  • Sayede Razieh Anvari *, Fathallah Karimzadeh, Mohammad Hossein Enayati
    In this research, the influence of friction stir processing (FSP), on structural and mechanical properties of Al6061-T6 was investigated. Friction stir processing with tool rotational rate (ω) of 630, 800 and 1000rpm and traveling speed (v) of 50,100,160 and 200mm/min was employed on 13mm thick Al6061-T6. Results indicated that FSP decreases grain size from 78µm to 6µm because of the dynamic recrystallization. The finest grain size was obtained at the rotational rate of 630 rpm and traveling speed of 100 mm/min. Results have recommended that when the ratio of ω/v was less than 5(rpm/mm.min-1), due to inadequate heat input, microscopic voids were produced in nugget zone (NZ). Microhardness and tensile strength in the stir zone decreased, but elongation raised compared to those for the base metal. This is due to the loss of hardening precipitates during FSP.With increasing the tool travelling speed, grain size in nugget NZ and mechanical properties were improved. The best mechanical properties at NZ have been obtained at ω=630 rpm and v=100 mm/min due to the finest grain size.
    Keywords: Friction Stir Processing, Al6061-T6, grain size, Mechanical properties}
  • Morteza Poorghorban, Mohammad Yousefieh *, Ehsan Borhani

    Friction stir processing (FSP) and friction stir welding (FSW) methods are two types of severe plastic deformation (SPD) processes. SPD methods are useful in producing nanoparticle or ultrafine-grained materials (UFG) microstructure. In FSP and FSW, a rotating cylinder tool (pin), which could take the form of various geometries, pierces into the workpiece with a particular angle and depth. Furthermore, it refines grains by moving in the direction of interest along with the tool's movements. The uniform distribution of nanoparticles in the stir zone is one of the main challenges of using nanoparticles. Controlling variables such as tool rotational speed, tool travel speed, number of passes, etc., the distribution of nanoparticles and the grain size can be changed in the stir zone. Microstructure, texture, and grain size directly affect the hardness of the stir zone. Recent studies have shown that using nanoparticles enhances the mechanical properties of the stir zone. The main aim of this review article is to collect the results of previous articles focused on analyzing the operation of FSW and FSP, the microstructure of the stir zone in FSW and FSP, the impact of effective parameters on the microstructure after adding nanoparticles to the stir zone, and the applications of FSW and FSP in various industries. Moreover, the fundamental mechanisms of grain refinement throughout FSW and FSP, including morphology and grain boundaries forming, were discussed.

    Keywords: Friction stir welding, Friction Stir Processing, Microstructure, hardness, Texture, nanoparticles}
  • KEYURKUMAR TANDEL *, Jyoti Menghani

    Tungsten Inert Gas Welding (TIG) is the most preferred joining process for aluminum alloys, but it produces weld joint having inferior mechanical property in comparison with base metal because of inherent limitations of the process. To improve the mechanical properties, the weld is post processed by friction stir processing (FSP) upto depth of 2mm. This paper presents the effect of performing FSP on autogenous TIG welded butt joint of Al-5083, 6mm thick plate. Mechanical and metallurgical properties of both processed and unprocessed autogenous TIG weld are compared. Characterisation techniques adopted to evaluate weld joint are tensile test, microhardness measurement, microstructural examinations and SEM analysis. Tensile strength of autogenous TIG weld joint is lowered by 6.5% compared to base metal because of presence of micro porosities in the weld metal. Friction stir processing produces the fine grain refined structure, marginally improves the tensile strength of the autogenous TIG weld joint by 2.7%. Microhardness of the autogenous TIG weld metal of the surface is raised from 163.6 HV to 298 HV after performing FSP. However, SEM images of fractured surface of friction stir processed specimen reveals fine dimpled structure which indicates that ductility of the weld joint remain unaffected after performing FSP on autogenous TIG weld joint.

    Keywords: Friction Stir Processing, Surface modification, Autogenous TIG welding, Grain refinement}
  • Akbar Heidarzadeh *, Roghayeh Mohammadzadeh
    A laminar composite structure was developed in a CuZn alloy plate by non-equilibrium heat treatment and subsequent submerged friction stir processing. For this aim, Cu-37 wt.% Zn alloy was initially heat treated to produce a double phase structure. Then, the double phase plate was friction stir processed in underwater media at room temperature. The microstructure and mechanical properties of the samples were analyzed using optical microscopy and tensile test. During heat treatment, the large α grains containing annealing twins converted to a double phase structure with β grains on the α grain boundaries. Heat treatment caused an increase in ultimate tensile strength from 240 MPa to 275 MPa, and a reduction in elongation from 67 to 49%. After friction stir processing, the ultimate tensile strength and elongation were obtained as 380 MPa and 48%, respectively. This desirable mechanical property was achieved due to the formation of a novel composite structure containing parallel ultra-fine grained β layers between dynamically recrystallized α layers.
    Keywords: Friction stir processing, Heat treatment, CuZn alloy, Laminar composite}
  • Mahdi Alishavandi*, Mahnam Ebadi, AmirHossein Kokabi

    Friction-Stir Processing (FSP) was applied on AA1050 Aluminum Alloy (AA) to find the highest mechanical properties among 28 combinations of the rotational and traverse speed (800-2000 rpm and 50-200 mm.min-1) and four different tool probe shapes (threaded, columnar, square and triangle). To this aim, the AA standard sheet went through a single pass of FSP. The 1600 rpm and 100 mm.min-1 with threaded tool probe was chosen as the best combination of rotational and traverse speed. Grain size at the Stirred Zone (SZ) was studied using Optical Microscopy (OM). The results showed that the SZ’s grain size was refined from 30 μm down to about 12 μm due to dynamic recrystallization during FSP. The processed sample exhibited improved hardness, yield stress, ultimate tensile strength, elongation up to 65, 80, 66, and 14%, respectively, compared to the annealed AA sample. Studying fractographic features by OM and field emission scanning electron microscope (FESEM) revealed a dominantly ductile fracture behavior.

    Keywords: friction stir processing, AA1050 aluminum alloy, tool probe shape, grain structure, mechanical properties, rotational, traverse speed}
  • Aziz Shafiei Zarghan *, Abolfazl Najafi, Seyed Farshid Kashani Bozorg, Abbas Zarei Hanzaki

    For more than a decade, there has been considerable interest in the fabrication of metal matrix composites by employing Friction Stir Processing (FSP). In this study a new model based on Zener-Hollomon (Z) parameter has been developed, which is believed to be the first of its kind, to accurately predict microstructural characteristics of Al-based composites Additionally, the processing window of composite fabrication determined and revealed that sound samples achieve within the range of 2.42 to 24.61 rev/mm for the ratio of rotation speed to travel speed (ω/ν). Recording the peak temperatures during processing beside the optical and Scanning Electron Microscopic (SEM) studies showed that increasing the number of FSP passes and the ratio of ω/ν have a remarkable influence on bolstering the role of nanoparticles in grain refinement. Results also indicated that the mean grain size of FSPed samples and matrix of nanocomposites decreases with an increase in the Z parameter. Finally, particular equations for various numbers of passes developed, which make a correlation between the grain size of Al-based composites and the FSP parameters via Z parameter.

    Keywords: metal matrix composites, Zener-Hollomon Parameter, Friction Stir Processing, aluminum}
  • حسن جیریائی شراهی، مجید پورانوری*، مجتبی موحدی

    آلیاژهای منیزیم، به عنوان سبک ترین آلیاژها با کاربرد سازه ای، به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا پتانسیل قابل توجهی برای بهبود راندمان انرژی در سیستم های مختلف حمل و نقل دارند. در این پژوهش، تاثیر فرآیند اصطکاکی هم زدنی (FSP) بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ ریختگی AZ91 بررسی شده است. نشان داده شد که FSP قادر به حذف ساختار دندریتی، کاهش قابل توجه اندازه دانه، شکستن و انحلال جزیی فاز درشت بتا و تشکیل ترکیبات بین فلزی بتا با اندازه زیرمیکرون می باشد. این اصلاحات ریزساختاری منجر به افزایش خواص مکانیکی شامل استحکام کششی و قابلیت جذب انرژی تا شکست به ترتیب؛ به میزان 48% و 283% نسبت به حالت ریختگی شده است. نشان داده شد که FSP می تواند منجر به تغییر مکانیزم شکست آلیاژ ریختگی  از حالت شکست حاکم-تورقی ترد  به شکست حاکم-دیمپلی نرم شود که این منجر به افزایش قابلیت اطمینان به قطعه، در کاربردهای حساس می شود؛ بنابراین می توان نتیجه گرفت که FSP به عنوان یک فرآیند با قابلیت تغییر فرم پلاستیک شدید در دمای بالا، پتانسیل بالایی در بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژهای منیزیم ریختگی را دارد.

    کلید واژگان: فرآیند اصطکاکی هم زدنی, آلیاژ ریختگی پایه منیزیم AZ91, اصلاح ریزساختاری, خواص مکانیکی}
    Hassan Jiryaei Sharahi, Majid Pouranvari *, Mojtaba Movahedi

    Magnesium alloys, as the lightest structural alloys, due to their high strength-to-weight ratio offer significant potential for improving energy efficiency of various transportation systems. This paper addresses the influence of friction stir processing (FSP) treatment on the microstructure and mechanical properties of cast AZ91 Mg alloy. It is demonstrated that FSP treatment enables elimination of dendritic structure, significant grain refining, break-up and partial dissolution of coarse β and formation of ultra-fine sub-micron Mg17Al12 particles. These microstructural modifications resulted in enhancement of mechanical properties in terms of tensile strength and energy absorption by 48% and 283%, respectively. It is shown that FSP treatment altered the failure mechanism of the alloy from brittle cleavage-dominant mode to ductile dimple-dominant mode which can increase the potential of Mg alloys to use in safety-critical application. Therefore, it can be concluded that FSP, as a process of sever plastic deformation at high temperature, has a great potential to tailor the microstructure and enhancing the mechanical properties of cast Mg alloys.

    Keywords: Friction Stir Processing, AZ91 Magnesium Cast Alloy, Microstructure Modification, Mechanical Properties}
  • عبدالرسول سلطانی پور*، عبدالرضا سلطانی پور، خسرو فرمنش

    این مقاله نتایج تجربی ارزیابی های ساختاری و خواص مکانیکی بویژه خستگی ساختار فوق ریزدانه آلیاژ ریختگی Al-7075 که از طریق فرآوری اصطکاکی اغتشاشی (FSP) اصلاح شده است را ارایه می نماید. ارزیابی ساختار به انضمام اندازه دانه آلیاژ ریختگی و مناطق مختلف فرآوری شده به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ نوری (OM) والگوی پراش اشعه ایکس (XRD) صورت گرفت. آزمایشات کشش تک محوره و خستگی خمشی بر روی هر دو شرایط ریختگی و پس از عملیات فرآوری در دمای محیط انجام گردید. خواص خستگی با دستگاه آزمایش کاملا معکوس خمشی مورد ارزیابی قرار گرفت. خواص مکانیکی به واسطه حذف حفرات و توزیع یکنواخت ساختار فوق ریزدانه در سراسر زمینه بطور قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. سطح شکست به منظور درک تغییر رفتار شکست از شبه شکست ورقه ورقه شدگی به شکست تورفتگی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. ساختار فوق ریزدانه منتج شده از عملیات فرآوری اصکاکی اغتشاشی به دلیل حذف عیوب ریختگی موجب افزایش قابل ملاحظه خواص کششی و خستگی شده است.

    کلید واژگان: Al-7075 ریختگی, فرآوری اصطکاکی اغتشاشی, تبلور مجدد سریع, ساختار فوق ریزدانه, سطوح شکست}
    A.R. Soltanipour*, K. Farmanesh

    This paper presents experimental results on the fatigue properties of the modified microstructure of cost Al-alloy 7075 via friction stir processing (FSP). The microstructural behavior was investigated by using optical microscope (OM). The grain size of cast FSP-ed at different locations was investigated via XRD. Uniaxial tensile and bending fatigue tests were carried out at room temperature on both cast and after FSP conditions. Fatigue properties were investigated using a fully reversible bending testing machine. Significance enhancement of mechanical properties was attributes to the elimination of porosities as well as uniform distribution of ultra-fine grains throughout the matrix. A fractographic study was done to understand the fracture behavior being changed from quasi-cleavage fracture to dimple fracture. The resultant ultra-fine grain structure causes significant increasing in tensile and fatigue properties.

    Keywords: Cast Al-7075, Friction stir processing, Rapid recrystallization, Ultra-fine grain structure, Fractography}
  • بهنام لطفی*، حامد فتوحی، زهره صادقیان

    در این پژوهش کامپوزیت درجای سطحی TiC-Al- Al3Ni به روش فرایند اصطکاکی اغتشاشی با استفاده از پودر فعال 20 ساعت آلیاژسازی مکانیکی شده با موفقیت ساخته شد. ریزساختار، سختی و رفتار سایشی کامپوزیت های حاصل پس از 2 و 6 پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی مورد ارزیابی قرار گرفت. ریزساختار پودر آلیاژسازی مکانیکی شده و کامپوزیت حاصل از فرایند اصطکاکی اغتشاشی با استفاده از میکروسکوپ های نوری، الکترونی روبشی انتشار میدانی (FESEM) مجهز به طیف سنج انرژی (EDS) بررسی شد. یافته های آزمایش نشان داد در حین فرایند اصطکاکی اغتشاشی در فصل مشترک پودر آلیاژسازی مکانیکی شده و آلومینیم زمینه واکنش درجا اتفاق افتاده و منجر به تشکیل و توزیع ترکیبات Al3Ni و TiC در حین فرایند اصطکاکی اغتشاشی در زمینه می شود. ترکیبات Al3Ni و TiC منجر به افزایش سختی و بهبود مقاومت سایشی کامپوزیت های درجا شد. سختی در کامپوزیت حاصل از 6 پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی (HV 70) نسبت به فلز پایه (HV 25 ≈) حدود 280% افزایش یافت و کامپوزیت حاصل از 2 پاس به دلیل واکنش ناقص و توزیع غیر همگن ذرات پودر سختی غیر یکنواخت نشان داد. مکانیزم های سایش چسبان و خراشان برای فلز پایه و کامپوزیت حاصل از 2 پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی و مکانیزم خراشان برای کامپوزیت های درجای حاصل از 6 پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی به عنوان مکانیزم های غالب تشخیص داده شد.

    کلید واژگان: فرایند اصطکاکی اغتشاشی, ریزساختار, رفتار سایشی, واکنش درجا}
    Hamed Fotoohi*, Behnam Lotfi, Zohreh Sadeghian

    In this study, in situ Al-Al3Ni-TiC surface composite was successfully fabricated by friction stir processing (FSP) of AA1050 alloy. For this purpose mechanically alloyed Ni-Ti-C powder mixture prepared by high energy milling for a total duration of 20h, was inserted into Al substrate. Microstructure, microhardness and wear behavior of the composites obtained from 2 and 6 FSP passes were evaluated. Microstructural examinations of MAed powder and composite were performed using an optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM) equipped with microprobe elemental analysis. The results of the experiments showed that in situ reaction occurred between MAed powder and matrix during friction stir processing and resulted in the formation and distribution of Al3Ni and TiC compounds in the matrix. Al3Ni and TiC compounds increased the hardness and improved the wear resistance of in situ composites.The hardness of the composite obtained from 6 FSP passes (70 HV) increased about 280% compared to the base metal (≈25 HV). The composite obtained from 2 FSP passes showed non-uniform hardness due to incomplete reaction and inhomogeneous distribution of powder particles. The dominant wear mechanisms were identified as abrasive wear and adhesive wear for the base metal and composite obtained from 2 FSP passes, and abrasive wear for the composite obtained from 6 FSP passes.

    Keywords: Friction stir processing, microstructural, wear behavior, In-situ reaction}
  • مجتبی زادعلی محمدکوتیانی، خلیل رنجبر*

    در این پژوهش، کامپوزیت‌های سطحی درجای زمینه آلومینیمی تقویت‌شده با ذرات آلومینایدی  و  توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی (FSP) تولید شد. برای این کار از آلیاژ کارشده AA 3003-H14 به‌عنوان زمینه و نسبت مساوی از پودر فلزی زیرکنیم و تیتانیم به‌عنوان تقویت‌کننده استفاده گردید. برای توزیع بهتر ذرات تقویت‌کننده شش پاس فرآیند اعمال گردید. جهت بررسی ریزساختاری نمونه‌ها از روش میکروسکوپی الکترونی (SEM) و برای آنالیز فازی از تفرق اشعه ایکس (XRD) بهره گرفته شد. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که به‌دلیل واکنش‌های شیمیایی حالت جامد ترکیبات آلومینایدی  و  در فصل مشترک ذرات زیرکنیم و تیتانیم با زمینه آلومینیم تشکیل می‌شود. تشکیل ترکیبات آلومینایدی در مدت زمان کم‌تر از 40 ثانیه در این پژوهش به شرایط ترمومکانیکال فعال‌کننده‌ای که در حین فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به‌وجود می‌آید نسبت داده شد. مدل تغییرات انرژی آزاد گیبس موثر () جهت پیش‌بینی تشکیل ترکیبات آلومینایدی در فصل مشترک ذرات فلزی تقویت‌کننده با زمینه آلومینیمی استفاده شد که نتایج پیش‌بینی تطابق خوبی با نتایج تجربی به‌دست آمده داشت.

    کلید واژگان: فرآیند اصطکاکی اغتشاشی, آلیاژ AA 3003-H14, مدل}
    mojtaba zadali mohammad kotiyani*, khalil ranjbar

    In this study, Al-surface composite reinforced by in-situ formed  and  aluminide particles was fabricated by using friction stir processing (FSP). A rolled AA 3003-H14 aluminum alloy sheet and equal proportion of Zirconium and Titanium metal powders as reinforcement were used to fabricate Al-surface composite. Six FSP passes were applied to improve the distribution of reinforcing particles. Microstructural examinations were performed using scanning electron microscopy (SEM) and phase analysis was done by an X-ray diffraction (XRD) technique. Microstructural investigation revealed that due to the solid state chemical reactions,  and  aluminides have formed at the interface between the metal powders and the aluminum alloy matrix. Formation of these aluminides with in the span time of less than 40 s, was attributed to the activated thermomechanical condition induced by FSP. The effective Gibbs free energy change of formation ( ) model was used to thermodynamically predict the aluminide phase formation at the interface between the matrix and the reinforcing metal particles. The results of prediction, matched well with the experimental observations.

    Keywords: Friction stir processing, AA 3003, H14 alloy, model}
  • مهدی وحدتی*، محمود مرادی

    برای بهبود خواص آلومینیم و آلیاژهای آن، راهکارهای متنوعی همچون کاهش اندازه دانه، افزودن عناصر آلیاژی و کامپوزیت سازی، مورد توجه قرار گرفته است. در این میان، استفاده از فرآیندهای حالت جامد همچون فرآوری اصطکاکی اغتشاشی (FSP) به منظور ایجاد کامپوزیت سطحی در دمای زیر نقطه ذوب، بسیار مناسب است. از اینرو، با توجه به قابلیت فرآیند FSP به عنوان یک فرآیند حرارتی – مکانیکی و مزایای آن در تولید کامپوزیت سطحی زمینه فلزی، در پژوهش پیشرو، کامپوزیتهای سطحی Al7075 با به کارگیری ذرات تقویت کننده (Al2O3)،با استفاده از این فرآیند و منطبق بر اصول طراحی آزمایش، تولید شدند. بدین منظور، متدلوژی سطح پاسخ به عنوان روش طراحی آزمایش، انتخاب گردید و متغیرهای سرعت دورانی ابزار، نرخ پیشروی ابزار، قطر شانه ابزار و اندازه ذرات تقویت کننده به عنوان متغیرهای ورودی فرآیند، تعیین شدند. در ادامه، تحلیل آماری و بهینه سازی پارامترهای موثر بر استحکام تسلیم و سختی کامپوزیت سطحی Al2O3/Al7075 به انجام رسید. نتایج حاصل از آنالیز واریانس و تحلیل رگرسیون داده های حاصل از آزمونهای تجربی، صحت و دقت معادالت رگرسیون را مورد تایید قرار داد و نشان داد که عبارات خطی، تعاملی و سهموی از متغیرهای ورودی فرآیند، بر استحکام تسلیم و سختی نمونه های کامپوزیتی موثر هستند. همچنین، شرایط بهینه متغیرهای ورودی فرآیند با استفاده از روش مطلوبیت، تعیین شد. با توجه به مقادیر بالای تابع مطلوبیت (835/0 ،822/0 ،764/0)،میتوان دریافت که روند بهینه سازی به طور موفقیت آمیزی، اهداف از پیش تعیین شده را به صورت مناسب و مطلوب، محقق نموده است. عالوه بر این، شرایط بهینه با اجرای آزمون صحه گذاری، به تایید رسید.

    کلید واژگان: تحلیل آماری, بهینه سازی, خواص مکانیکی, کامپوزیت سطحی, فرآوری اصطکاکی اغتشاشی}
    M. Vahdati *, M. Moradi

    In order to improve the properties of aluminum and its alloys, some various approaches (e.g. reduction of grain size, addition of alloying elements and composite manufacturing) have been considered. Among all these processes, the use of solid-state processes such as the friction stir processing (FSP) is highly convenient to create surface composites at temperatures below the melting point. Therefore, in this research, considering the FSP’s ability as a thermo-mechanical process and its advantages in the production of surface composites, the Al7075 surface composites were produced using reinforcing particles (Al2O3) and based on the FSP process in accordance with the design of experiments (DOE) approach. So, the response surface methodology (RSM) was selected as the experiment design method and variable factors such as: tool rotational speed, tool feed rate, diameter of tool shoulder and size of reinforcing particles were determined as the input variables. Statistical analysis and optimization of those parameters which affect the mechanical properties (yield strength and hardness) of surface composite Al7075/Al2O3 were performed. The results of the ANOVA and regression analysis of the experimental data approved the accuracy of regression equations and showed that the linear, interactional and quadratic terms of the input variables affect the yield strength and hardness of the composite specimens. Also, the optimal condition of the input variables was determined using the desirability method. In addition to the high values of desirability function (0.835, 0.822, 0.764), it could be found that the procedure of optimization has well fulfilled the pre-determined targets. In addition, the optimal condition has been confirmed by implementing the verification test.

    Keywords: Statistical analysis, Optimization, Mechanical properties, Surface composite, Friction stir processing}
  • بهنام لطفی*، پوریا پورچینی، زهره صادقیان

    در این پژوهش، هدف تولید کامپوزیت سطحی درجای Al-Al3Ti با استفاده از پودر پیش فعال آلیاژسازی مکانیکی شده Al-Ti بر سطح آلیاژ آلومینیوم 1050 توسط فرایند اصطکاکی اغتشاشی بوده است. بدین منظور ابتدا پودر اولیه آلومینیوم و تیتانیوم در مدت زمان های مختلف آلیاژسازی مکانیکی شد و زمان مناسب برای دستیابی به ساختار لایه ای ظریف و یکنواخت از دو پودر آلومینیوم و تیتانیوم تعیین شد. لایه کامپوزیت سطحی، توسط فرایند اصطکاکی اغتشاشی در سرعت چرخش و تعداد پاس های مختلف با استفاده از پودر آسیاکاری شده مناسب تولید شد. جهت بررسی های ریزساختاری از میکروسکوپ نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف سنج تفکیک انرژی (EDS) و به منظور شناسایی فازی نمونه ها از پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. به منظور بررسی امکان واکنش در پودر پیش فعال شده حین گرمایش، از آنالیز حرارتی افتراقی (DSC) استفاده شد. جهت ارزیابی خواص مکانیکی نمونه های FSP شده و فلز پایه از آزمون ریزسختی سنجی ویکرز و آزمون کشش استفاده شد. نتایج نشان داد استفاده از ذرات پودر آلیاژسازی مکانیکی شده Al-Ti باعث افزایش سختی به میزان 5/2 برابر و استحکام کششی به میزان 4/3 برابر نسبت به فلز پایه شد. همچنین افزایش تعداد پاس های فرایند به میزان 4 پاس، سبب بهبود واکنش تشکیل ذرات فاز Al3Ti در زمینه Al و توزیع بهتر این ذرات در زمینه شد.

    کلید واژگان: کامپوزیت درجای زمینه آلومینیومی, آلیاژسازی مکانیکی, فرایند اصطکاکی اغتشاشی}
    Behnam Lotfi *, Pooriya Poorchini, Zohreh Sadeghian

    The aim of this research was the production of in-situ Al-Al3Ti composite on the surface of Al1050 alloy, using friction stir processing with reactive mechanically alloyed Al-Ti powder. Al-Al3Ti was fabricated with different rotational speeds and FSP passes. the primary Al-Ti powder was mechanically alloyed for different durations and suitable time for achieve a fine lamellar and uniform structure was determined. microstructral evaluations were implemented by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). X-ray diffractometery (XRD) was used for phase identification and differential scanning calorimertry (DSC) was used to study the thermal behavior of powder during heating.Vickers micro hardness test and tensile test were used to evaluate mechanical properties of the base metal and FSPed samples. using mechanically alloyed Al-Ti particle led to the enhancement of hardness by 2.5 times, tensile strength by 3.4 times. meanwhile increasing the number of passes to 4, improved the reaction of Al3Ti formation in Al matrix. Improved the distribution of in-situ particles in the matrix caused better mechanical properties. Evaluation of the fracture surfaces indicated ductile fracture for all specimens.

    Keywords: aluminium based in-situ composite, mechanical alloying, friction stir processing}
  • امین جافری سالور، زهره صادقیان *، بهنام لطفی

    فرایند اصطکاکی اغتشاشی (FSP) به عنوان روش روکشکاری برای تولید الیه روکش AA2024 روی ورق AA1050 استفاده شد. پاسهای تقاطعی FSP با همپوشانی 50 %برای روکشکاری درنظر گرفته شد. تاثیر پاسهای FSP و عملیات حرارتی بعدی بر ریزساختار و خواص روکش ها ارزیابی شد. تغییرات ریزساختاری حین FSP و پس از عملیات حرارتی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی انتشارمیدانی (FESEM) بررسی شد. نتایج نشان داد که روکش بدون عیب با فصل مشترک یکنواخت متالورژیکی با استفاده از فرایند FSP قابل دستیابی است. به علاوه، الیه های روکش مقادیر بالاتر سختی نسبت به ماده پایه نشان دادند. عملیات حرارتی T4 بر روی نمونه های FSP شده منجر به سختی باالتری پس از پیرشدن طبیعی گردید. مقدار سختی 160 ویکرز پس از عملیات حرارتی نمونه حاصل از سه پاس تقاطعی بهدست آمد. استحکام کششی لایه های روکش در مقایسه با استحکام MPa 70 در فلز پایه تا MPa 317 پس از سه پاس تقاطعی افزایش یافت.

    کلید واژگان: روکش کاری, فرایند اصطکاکی اغتشاشی, 2024 A}
    Amin Jaferi, Z. Sadeghian *, B. Lotfi

    Friction stir processing (FSP) was used as a cladding method for the fabrication of a AA2024 clad layer on a AA1050 sheet. Crossover multi pass FSP with 50% overlap was considered as the cladding method. Effects of the number of FSP passes and post heat treatment on the microstructure and properties of clad layers were evaluated. Microstructural evolutions during the FSP and heat treatment were investigated by field emission scanning electron microscopy (FESEM). The results showed that a defect free clad layer and a uniform metallurgical interface between the clad layer and base material can be achieved by the FSP. Moreover, clad layers exhibited higher hardness values in comparison to the base material. T4 Heat treatment of the FSPed samples resulted in comparatively high hardness values after natural aging. The highest hardness value of about 160 HV was achieved after heat treatment of the sample obtained from 3 intersecting FSP passes. Tensile strength of clad layers increased to 317 MPa after three intersecting FSP passes, compared to about 70 MPa of Al substrate.

    Keywords: Cladding, Friction stir processing, AA 2024}
  • مجتبی زادعلی محمدکوتیانی*، خلیل رنجبر
    در این پژوهش، کامپوزیت هیبریدی درجای تقویت شده با ذرات آلومینایدی Al3Zr و Al3Ti با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی (FSP) تولید شد. از ورق آلیاژ کار شده Al 3003-H14 به عنوان فلز پایه و پودر فلزی خالص زیرکونیم و تیتانیم به عنوان تقویت کننده استفاده شد. تعداد شش پاس فرایند اعمال شد. استحکام کششی و سختی فلز پایه و نمونه های تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی در شرایط قبل و بعد از عملیات حرارتی آنیل اندازه گیری شد. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی و همچنین شناسایی فازی توسط آنالیز پراش پرتو ایکس مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی منجر به تغییر ریزساختار فلز پایه از دانه های بزرگ و کشیده به دانه های ریز و هم محور می شود. همچنین مشاهده شد که وقوع واکنش شیمیایی در فصل مشترک بین ذرات فلزی با زمینه آلومینیوم باعث تشکیل درجای ترکیبات آلومینایدی Al3Zr و Al3Ti می شود. انجام عملیات حرارتی آنیل منجر به تشدید واکنش های شیمیایی حالت جامد و تشکیل بیشتر ترکیبات آلومینایدی می شود. نتایج همچنین نشان داد که کامپوزیت های هیبریدی پس از اعمال عملیات حرارتی آنیل بالاترین استحکام کششی و سختی را از خود نشان می دهد. استحکام کششی در فلز پایه از 110 مگاپاسکال به حدود 195 مگاپاسکال پس از عملیات حرارتی آنیل ارتقا یافت.
    کلید واژگان: فرایند اصطکاکی اغتشاشی, کامپوزیت هیبریدی درجای, عملیات حرارتی, ذرات تقویت کننده Al3Zr و Al3Ti}
    M. Zadali Mohammad Kotiyani*, Khalil Ranjbar
    In this research, an in-situ hybrid composite reinforced by Al3Zr and Al3Ti aluminide particles was fabricated by friction stir processing (FSP). The base metal was in the form of a rolled Al 3003-H14 alloy sheet, and zirconium and titanium metal powders were used as the reinforcements. Six passes of FSP were applied. Tensile strength and hardness of the base metal, as well as FSPed samples before and after applying heat treatment, were determined. Microstructural examinations were performed using optical and scanning electron microcopy (SEM), and phase formation was identified by X-Ray diffraction. Microstructural examination revealed that by applying FSP, the prior large and elongated grains of the base metal were converted to the fine and equiaxed grains. It was also observed that chemical reactions occurred at the interface between the aluminum matrix and the metallic powders, forming in-situ aluminides of Al3Zr and Al3Ti. The post annealing heat treatment activated these solid state chemical reactions and more aluminides were formed. It was also found that the heat treated hybrid composite possessed the highest tensile strength and hardness values. The tensile strength in such samples reached 195 MPa, as compared to 110 MPa of the base metal.
    Keywords: Friction stir processing, In-situ hybrid composite, Heat treatment, Al3Zr, Al3Ti reinforcement particles}
  • علی شمسی پور*، فرزاد حجتیان
    برای اولین بار از گاز نیتروژن در فرآیند همزن اصطکاکی(FSP) برای ایجاد لایه سطحی کامپوزیت Al/AlN روی فلز آلومینیم استفاده شد. بررسی ریزساختار لایه ها توسط پراش پرتو ایکس، میکروسکپ نوری، الکترونی روبشی و تجزیه شیمیایی از طریق سنجش انرژی پرتو ایکس، نشان دهنده تشکیل رسوبات با ترکیب نیترید آلومینیم در زمینه آلومینیم خالص تجاری بود. این رسوبات توزیع غیریکنواختی در لایه پیدا کردند. کاهش اندازه دانه زمینه آلومینیمی از 100 میکرومتر تا 70 میکرومتر در اثر فرآیندهای ترمیم ناشی از تغیرشکل شدید و ارتقای قابل توجه خواص سطحی در حالی است که درصد حجمی ذرات کامپوزیتی بسیار کم است. لایه های سطحی با توجه به انجام عملیات ترمو مکانیکی شدید به دانه بندی ریزتر و مقادیر بالایی از سختی رسیدند. در نتیجه اندازه دانه ها از میانگین 100 میکرومتر به 70 میکرومتر و از سختی پایه 22 ویکرز به حداکثر 38 ویکرز رسید که این در حدود 7/1 برابر سختی پایه است. مقاومت سایشی نمونه هم با توجه به ریزدانه شدن سطح و حضور ذرات سخت نیتریدی تا 1/1 برابر زیر لایه آلومینیمی بهبود یافت. ضریب اصطکاک سطح از 2/1 به 9/0 رسید که این خود نشان دهنده بهبود خواص سایشی نمونه است.
    کلید واژگان: آلومینیم, کامپوزیت سطحی, نیترید آلومینیم, سایش, فرآیند هم زن اصطکاکی}
    Ali Shamsipur*, Frzad Hojatian
    For the first time, nitrogen gas was used in friction stir processing (FSP) to form an Al/AlN composite surface layer on aluminum plate. Investigating the microstructure of the layers by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and optical microscopy showed the formation of aluminum nitride particles on the surface layer of commercially pure aluminum. These particles found to have non-uniform distribution in the layer. While the percentage of composite reinforcements is not more than 10%, the aluminum grain size reduced from 100 to 70 μm due to restoring processes resulting from severe plastic deformation and significant improvement in surface properties observed. Due to extreme thermo-mechanical process, the surface layers have a finer grain size and high levels of hardness. As a result, the grain size ranged from an average of 100 μm to 70 μm and a hardness of 22 to a maximum of 38 Hv, which is about 1.7 times the base metal hardness. The wear resistance of the sample also improved up to 1.1 times with respect to fine graining of the surface layer and the presence of hard nitride particles. The coefficient of friction reduced from 1.2 to 0.9, indicating an improvement in the tribological properties of the sample
    Keywords: Friction stir processing, Aluminum, Surface composite, Aluminum nitride, Wear}
  • آروین تقی زاده تبریزی*، سعید شاکر، توحید سعید، مهدی مزمل
    مس و آلیاژهای آن به علت داشتن ویژگی هایی از قبیل استحکام و داکتیلیته خوب، مقاومت به خوردگی بالا و هدایت الکتریکی و حرارتی بالا در مهندسی مواد بسیار کاربرد دارند. محدودیت جوشکاری مس و برنج ها در درجه اول ناشی ضریب بالای هدایت حرارتی آن ها و در درجه دوم از تبخیر فلز روی و در مرحله بعدی جذب هیدروژن و شکننده شدن درز جوش است. لذا برای غلبه بر این مشکلات فرایند اصطکاکی اغتشاشی به همراه عملیات حرارتی آنیل و کوئنچ مواد اولیه مورد استفاده قبل از فراوری قرار گرفت. با استفاده از نرم افزار Digimiazer اندازه دانه ها در فلز پایه و دکمه جوش نمونه های جوشکاری شده محاسبه گردید. هم چنین برای بدست آوردن درصد فازی در نمونه ها از نرم افزار Clemex استفاده شد. نتایج نشان می دهد که تبخیر فلز روی اتفاق نیافتاده است و ریزتر بودن دانه های نمونه ی آنیل شده، باعث دست-یابی به ریزسختی بالاتر شده است. به علت وجود عنصر روی به عنوان عنصرآلیاژی محلول در فاز α، در برنج های تک فاز و فاز α و β در برنج دوفازی، سختی فاز α باعث ایجاد کرنش شدید در ناحیه جوش شده، محل های جوانه زنی بیشتری را در اثر تغییرشکل پلاستیک شدید بوجود آورده که باعث ریزتر شدن دانه ها در فرایند تبلور مجدد دینامیکی می گردد. ناحیه ی SZ دارای دانه های تبلور مجددیافته دینامیکی با ساختار دو فازی α وβ بوده که درصد فازα برابر 58 درصد و فازβ، 42 درصد می باشد که باتوجه به ریزساختار فلز پایه از مقدار فازβ کاسته شده و به مقدار فازα افزوده شده است.
    کلید واژگان: عملیات حرارتی, آلیاژهای مس, تبخیر روی, فرایند اصطکاکی اغتشاشی}
    Arvin Taghizadeh Tabrizi *, Saeid Shaker, Tohid Saeid, Mahdi Mozammel
    Copper has been widely applied in many areas for its high electrical and thermal conductivities, favorable combinations of strength and ductility, and excellent resistance to corrosion. However, it’s difficult to join commercial pure copper by conventional fusion welding processes due to the influence of oxygen, hydrogen, impurity and high thermal conductivity. To overcome these difficulties, in this study, we used a friction stir processing procedure and annealed and quenched raw materials. Grain sizes in base metal and stir zone were calculated by using the Digimaizer and also the phase percent was calculated by Clemex. Results show that there was no zinc evaporation happened and due to the finer microstructure of 63BA, the higher microhardness was obtained. Due to the presence of zinc element as an alloying element, α phase in single phase and α and β phase in dual phases matrix, and also the hardness of α phase in stir zones, there are many preferred places to nucleate which formed during plastic deformation and obtained fine grain microstructure. The stir zone has the dynamic crystallized grains including two phases microstructure, α, and β where the amount of α phase is 58 % and β phase is 42 % which with considering the base metal structure, the amount of β is reduced and the amount of α phase is increased.
    Keywords: Heat treatment, Copper Alloys, Zinc Evaporation, Friction stir processing}
  • مجتبی زادعلی*، خلیل رنجبر
    در این مطالعه از یک ورق کار شده آلیاژ آلومینیم AA 3003-H14 به همراه پودر فلزی تیتانیم استفاده شد تا توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی(FSP) کامپوزیت سطحی تقویت شده با نانوذرات آلومینایدی درجای تولید گردد.ریزسختی و رفتار سایشی کامپوزیت و فلز پایه بعد از اعمال 6 پاس فرآیند اصطکاکی اغتشاشی اندازه گیری شدند. آنالیز فازی توسط پراش پرتو ایکس(XRD) و بررسی های ریزساختاری با استفاده از روش میکروسکوپی نوری(OM) و الکترونی روبشی(SEM) مجهز به آنالیز عنصری انجام شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که فرآیند اصطکاکی اغتشاشی باعث ریزدانه شدن ریزساختار، توزیع همگن ذرات تقویت کننده و تشکیل درجای نانوذرات آلومینایدی در فصل مشترک ذرات تیتانیم با زمینه آلومینیم می شود. همچنین مشاهده شد که نمونه کامپوزیتی نسبت به فلز پایه دارای ریزسختی و مقاومت به سایش به مراتب بالاتری است. مکانیزم سایش چسبان شدید برای فلز پایه و مکانیزم چسبان ملایم در کنار سایش خراشان برای نمونه کامپوزیتی بعنوان مکانیزم های غالب سایشی در نظر گرفته شدند.
    کلید واژگان: آلیاژ Al 3003, فرآیند اصطکاکی اغتشاشی, تشکیل درجای? Al? - 3 Ti, رفتار سایشی}
    Mojtaba Zadali Mohammad Kotiyani *, Khalil Ranjbar
    In this study, a rolled AA3003-H14 Aluminum alloy sheet and the titanium metal powder were used to fabricate a surface composite reinforced with in-situ formed Al3Ti aluminide nanoparticles using friction stir processing technique. The hardness and the wear behavior of the FSPed composite and the base metal were determined after six passes FSP. The phase analysis was done using X-ray diffraction (XRD) and the microstructural examinations were performed using an optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM) equipped with microprobe elemental analysis. Microstructural studies revealed that FSP has resulted in grain refinement, uniform distribution of reinforcing particles, and in-situ formation of Al3Ti aluminide nanoparticles at the interface between the Al-matrix and the Ti particles. The hardness and the wear resistance of the FSPed composite exhibited considerable improvement in comparison with the base metal. The dominant wear mechanisms identified as severe adhesive wear for the base metal, and mild adhesive and abrasive wear for the FSPed composite, respectively.
    Keywords: Al 3003 alloy, Friction stir processing, In-situ formed, wear behavior}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال