تولید و بررسی خواص سایشی کامپوزیت پایه AA 8090 مقاوم شده با ذرات کاربید سیلیسیم پس از عملیات حرارتی پیرسازی با کوئنچ جهت دار

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• امیر کبریایی
• حسن ثقفیان
• شمس الدین میردامادی

دانشگاه علم وصنعت ایران

10.22067/ma.v28i1.34881

چکیده

آلیاژ AA8090 از جمله آلیاژهای فوق سبک و کارپذیر آلومینیوم حاوی لیتیم بوده که با توجه به مدول الاستیک بیشتر و وزن مخصوص کمتر جایگزین برخی از آلیاژهای هوایی مثل گروههای 2000 و 7000 شده اند. در این پژوهش کامپوزیت های پایه AA8090 با درصدهای حجمی 3، 6 و 9 درصد SiC به روش اصلاح شده ی گردابی تولید شده و مورد عملیات اکستروژن داغ قرار گرفتند. در ادامه عملیات حرارتی رسوب سختی (T-6) پس از کوئنچ جهتدار در دمای 190 درجه سانتیگراد روی آنها صورت پذیرفت. سپس آزمون سایش به روش پین روی دیسک با اعمال بارهای 10، 20 و 30 نیوتن بر روی نمونه های بدون عملیات حرارتی و تحت عملیات حرارتی کوئنچ جهت دار در زمان مربوط به پیک سختی انجام شد. نتایج سایشی در بارهای 10 و 20 نیوتن برای کلیه نمونه ها، سایش ملایم را نشان داد ولی از بار 20 به 30 نیوتن یک انتقال از سایـش ملایـم به شـدید مشاهده شد. افزایش کسر حجمی ذرات کاربید سیلسیم در زمینه آلیاژ AA8090 باعث کاهش نرخ سایش گردید. همچنین در اثر عملیات حرارتی رسوب سختی پس از کوئنچ جهت دار در بارهای سایشی 10 و 20 نیوتن، نرخ سایش نسبت به نمونه‌های بدون عملیات حرارتی کاهش یافت ولی در بار 30 نیوتن بدلیل تغییر مکانیزم سایش به نوع چسبان و کاهش فرم پذیری پس از رسوب سختی، نرخ سایش افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

• آلیاژ آلومینیوم 8090
• کامپوزیت
• رسوب سختی
• کوئنچ جهت دار
• سایش

---

عنوان مقاله [English]

Fabrication and Study of Wear Properties of AA8090 Composite Reinforced with SiC Particles after Precipitation Hardening with Directional Quenching

نویسندگان [English]

• Amir Kebriyaei
• Hassan Saghafian
• Shamseddin Mirdamadi

School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

AA8090 is an extra light and deformable group of lithium containing aluminum alloys which have recently replaced some aerospace aluminum alloys, such as 2000 and 7000 series, due to their higher elastic modulus and lower specific weight. In this study, AA8090 matrix composites containing 3, 6 and 9 vol.% SiC were cast using a modified stir casting method. The casting billets were deformed though a hot extrusion operation, followed by a precipitation hardening treatment (T6) with directional quenching and aging at 190 °C. Wear tests were conducted before and after the precipitation hardening (at the peak hardness aging time) using the pin-on-disc method at loads of 10, 20 and 30 N. All samples exhibited a mild wear at 10 and 20 N wear loads, which turned into a sever wear at 30 N. It was shown that increasing the SiC content in the composite samples reduces the wear rate. Also, the wear results after precipitation hardening indicated a decrease in the wear rate only at the wear loads of 10 and 20 N. At the wear load of 30 N, the wear rate increased after precipitation hardening. This behavior was attributed to a transition in the wear mechanism from abrasive to adhesive by increasing the load.

کلیدواژه‌ها [English]

• AA8090
• Composite
• Age Hardening
• directional Quenching
• wear

مراجع

1. Cho A., "Low Density High Strength Al-Li Alloy", Patent number: 5,198,045, (1993).

2. Yurko J.A., "Advanced in Lightweight Automotive Casting", SAE International, pp. 19, (2003).

3. James R.S., "Aluminum-Lithium Alloys". Metals Handbook, 10th Edition, Vol. 2, pp. 178-199, (1994).

4. Razavi S.H., Mirdamadi Sh., Arabi H., Szpunar J., “Mathematical Model of Influence of Rapid Induction Heating on Nucleation and Growth of Precipitates”, Material Science and Technology, Vol. 17, pp.1205-1210, (2001).

5. نوری حسین آبادی س.، میردامادی ش.، هادوی م.م.، " بهبود داکتلیته ورق آلیاژ 8090 Al از طریق عملیات حرارتی کوئنچ جهت دار در سطح آزمایشگاهی"، کمیسیون عالی ثبت اختراعات، اکتشافات و نوآوریهای صنایع دفاعی و مراکز تحقیقاتی وابسته به نیروهای مسلح، 900000234 ب، )1389(.

6. کبریائی ا.، میردامادی ش.، ثقفیان ح.، "بررسی اثر عملیات حرارتی بر خواض نریبولوژیکی و مکانیکی کامپوزیت AA8090/6%SiCp"، مجلۀ علمی پژوهشی فرایندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 8، شماره 4، )1393(.

7. Dong S.L., Mao J.F., Yang D.Z., Cui Y.X., Jiang L.T., “Age-hardening behavior of a SiCw/Al-Li-Cu-Mg-Zr composite”, Materials Science and Engineering A, Vol. 327, pp. 213-223, (2002).

8. Lee H.F., Boey F., Khor K.A., Sano T., “High deformation consolidation CIP:hot extrusion process for a 8091 Al–Li:SiC composite”, Mater. Sci. Eng. A, Vol. 189, pp. 173–180, (1994).

9. Ghomashchi M.R., Vikhrov A., “Squeeze casting: an overview”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 101, pp. 1-9, (2000).

10. Burakowfkio T. , WierzchonT., “Surface engineering of Metals, Principle, Equipment, Technologies”, CRC Press LLC, (1999).

11. Bhushan B., “Introduction to Tribology”, John Wiley & Sonse, INC., (2002).

12. Hutching I.M., “Tribology and Wear of Engineering Materials”, (1992).

13. Bauri R., Surapa M.K., “Sliding wear behavior of Al-Li-SiCp composites”, Wear, Vol. 265, pp. 1756-1766, (2008).

14. Gokhale A.A., Singh V., "Effect of Zr Content and Mechanical working on the structure and tensile properties of A.A.8090 Alloy Plates", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 159, pp. 369-376, (2005).

15. Bauri R., Surappa M.K., “Processing and properties of Al–Li–SiCp composites”, Science and Technology of Advanced Materials, Vol. 8, pp. 494-502, (2007).

16. Nemati N., Khosroshahi R., Emamy M., Zolriasatein A., “Investigation of microstructure, hardness and wear properties of Al–4.5 wt.% Cu–TiC nanocomposites produced by mechanical milling”, Materials and Design, Vol. 32, pp. 3718-3729, (2011).