Aspekty mikrostrukturalne modyfikacji tarciowej warstwy wierzchniej stopu magnezu AZ91 cząstkami Cr2O3

• Autorzy: Iwaszko, J. , Kudła, K. , Przerada, I. , Zawada, A.

Warianty tytułu

EN

Microtructural aspects of friction stir processing of the AZ magnesium alloy with the use of Cr2O3 particles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy dokonano modyfikacji tarciowej z przemieszaniem materiału FSP (ang. friction stir processing) warstwy wierzchniej stopu magnezu AZ91 z wykorzystaniem cząstek ceramicznych Cr2O3. Zakres badań obejmował makro- i mikroskopową ocenę zmian mikrostrukturalnych wywołanych przeprowadzoną obróbką oraz pomiar twardości materiału. Stwierdzono korzystny wpływ modyfikacji tarciowej FSP na mikrostrukturę i właściwości stopu magnezu. Obróbce powierzchniowej towarzyszył wzrost twardości materiału oraz silne rozdrobnienie mikrostruktury w warstwie modyfikowanej. Stwierdzono intensywne rozproszenie cząstek fazy ceramicznej Cr2O3 w warstwie wierzchniej stopu, skutkujące powstaniem mikrostruktury kompozytowej typu metal-ceramika. Obecność cząstek Cr2O3 ujawniono zarówno w strefie wymieszania SZ (ang. stirred zone) jak i w strefie odkształcenia termomechanicznego TMAZ (ang. thermomechanically affected zone). Charakterystyczną cechą strefy wymieszania było silne rozdrobnienie mikrostruktury i obecność równoosiowych ziaren; w strefie TMAZ stwierdzono natomiast dominację ziaren o wydłużonym kształcie, rozmieszczonych wzdłuż linii przemieszczania się uplastycznionego materiału. Przeprowadzone badania wykazały, że wykorzystanie technologii FSP do modyfikowania warstwy wierzchniej stopów magnezu za pomocą cząstek ceramicznych jest rozwiązaniem obiecującym, o dużym potencjale aplikacyjnym.

EN

The study examined the effects of the friction stir processing (FSP) of the surface layer of AZ91 magnesium alloy with the application of Cr2O3 ceramic particles. The microstructural changes resulting from the treatment were assessed both macro- and microscopically, and hardness measurement was performed. FSP was found to have a positive impact on the microstructure and properties of the magnesium alloy. The surface treatment led to an increase in the hardness of the material and to a strong microstructure refinement of the processed layer. In the friction-processed samples, Cr2O3 ceramic particles were observed to be highly dispersed in the surface layer of the material, thus forming a metal-ceramic composite microstructure. Cr2O3 particles were present in both the stirred zone (SZ) and the thermo-mechanically affected zone (TMAZ). A characteristic attribute of the SZ was its high microstructure refinement and the presence of equiaxial grains, whereas in the TMAZ elongated grains distributed along the lines of displacement of the softened material were prevailing. The research has demonstrated that the use of the FSP technology for the processing of the surface layer of magnesium alloys with ceramic particles is a promising solution, which has a considerable application potential.

Słowa kluczowe

PL

modyfikacja tarciowa; stop magnezu AZ91; cząstki Cr2O3

EN

friction stir processing; AZ91 magnesium alloy; Cr2O3 particles

• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 67, nr 4
• Strony: 430--433
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Iwaszko, J.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa ,

autor

Kudła, K.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Przerada, I.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Zawada, A.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Thomas, W. M., Nicholas, E. D., Needham, J. C., Church, M. G., Templesmith, P., Dawes, C. J.: Friction stir butt welding, The Welding Institute, TWI, International Patent Application No. PCT/GB92/02203, GB Patent Application No. 9125978.8 (1991) and U.S. Patent No. 5460317 (1995).
• [2] Lacki, P., Kucharczyk, Z., Śliwa, R. E., Gałaczyński, T.: Wpływ wybranych parametrów procesu zgrzewania tarciowego z przemieszaniem na pole temperatury, Rudy Metale, R57/8, (2012), 524-532.
• [3] Bahrami, M., Kazem Besharati Givi, M., Dehghani, K., Parvin, N.: On the role of pin geometry in microstructure and mechanical properties of AA7075/SiC nano-composite fabricated by friction stir welding technique, Materials and Design, 53, (2014), 519-527.
• [4] Vijayavel, P., Balasubramanian, V., Sundaram, S.: Effect of shoulder diameter to pin diameter (D/d) ratio on tensile strength and ductility of friction stir processes LM25AA-5% SiCp metal matrix composites, Materials and Design, 57, (2014),1-9.
• [5] Mahmoud, E. R. I., Takahashi, M., Shibayanagi, T., Ikeuchi, K.: Wear Characteristics of surface-hybrid-MMCs layer fabricated on aluminium plate by friction stir processing, Wear, 268, (2010),1111-1121.
• [6] Morisada, Y., Fujii, H., Nagaoka, T., Fukusumi, M.: Effect of friction stir processing with SiC particles on microstructure and hardness of AZ31, Mater. Sci. Eng., A 433, (2006), 50-54.
• [7] Lee, C. J., Huang, J. C., Hsieh, P. J.: Mg based nano-composities fabricated by friction stir processing, Scripta Materialia, 54, (2006),1415-1420.
• [8] Huang, Y., Wang, T., Guo, W., Wan, L., Lv S.: Microstructure and surface mechanical property of AZ31 Mg/SiCp surface composite fabricated by Direct Friction Stir processing, Materials and Design, 59, (2014), 274-278.
• [9] Barmouz, M., Kazem Besharati Givi, M., Seyfi, J.: On the role of processing parameters in production Cu/SiC metal matrix composities via friction stir processing: Investigating microstructure, microhardness, wear and tensile behavior, Materials Characterization, 62, (2011), 108-117.
• [10] Suvarna Raju, L., Kumar, A.: Influence of Al2O3 particles on the microstructure and mechanical properties of copper surface composites fabricated by friction stir processing, Defence Technology, 10, (2014), 375-383.
• [11] Ahn, B. W., Choi, D. H., Kim, Y. H, Jung, S. B.: Fabrication of SiCp/AA5083 composite via friction stir welding, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 22, (2012), 634−638.
• [12] Saravana Durai, M, Muthukrishnan, D, Balaji, A. N, Raghav, G. R.: Experimental investigation and material characterization of A356 based composite (TiO2) by friction stir processing, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 3, 3, (2014), 1396-1399.
• [13] Deepak, D., Sidhu, R. S., Gupta, V. K.: Preparation of 5083 Al-SiC surface composite by friction stir processing and its mechanical characterization, Int. J. Mech. Eng., 3, 1, (2013), 1-11.