研究
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组织和腐蚀行为的混合搅拌摩擦产生的复合处理

Rokkala Srinivasu^*

冶金工程系,工程维萨卡帕特南印度的安得拉邦大学学院

^*通讯作者:

Rokkala Srinivasu,
冶金工程系,工程维萨卡帕特南印度的安得拉邦大学学院
电话:7675868401
电子邮件:(电子邮件保护)

收到日期:2021年9月2日;接受日期:2021年9月16日;发表日期:2021年9月23日

文摘

铸造铝硅合金在各种汽车发动机组件的制造,航空航天,国防应用如气缸体、活塞和活塞插入环,鱼雷和导弹的身体制造,粘着磨损(或干滑动磨损)和腐蚀是一个主要的过程。铸造铝合金具有锻铝合金相比,耐蚀性差,是由于高浓度树突金属间化合物的结构。最近,一直注意搅拌摩擦加工(FSP)作为固体表面改性技术。在目前的工作尝试修改铝硅合金的表面使用搅拌摩擦加工(FSP)。碳化硼粉末(B4C)和Molibdinum二硫化物(监理)作为固体润滑剂使用各种粒径的搅拌摩擦加工A356铝硅合金。硬质合金粉末粒子与固体润滑剂被压缩成孔表面的合金。涂料使用两个不同的FSP工具成立。金相学、微观组成分析和点状腐蚀测试动态极化研究被用于描述表面复合涂层。搅拌摩擦加工表面混合复合材料有更好的抗点蚀性为铸造A356合金相比,增强耐点腐蚀得到降低碳化物颗粒大小。

关键字

搅拌摩擦加工;铝硅合金;Boran硬质合金粉末;表面复合材料

介绍

A356铝硅合金被广泛用于铸造高强度零件在航空航天和汽车工业,因为他们提供高强度的结合具有良好的铸造特点。然而,铸造铝合金力学性能延性、韧性、耐磨性和抗疲劳性有限由于孔隙度、粗针状硅粒子和粗糙的原铝树突微结构。在铸造过程中发现的缺陷之一可以影响表面光洁度和力学性能是微孔隙度。铸造铝合金具有锻铝合金相比,耐蚀性差,是由于高浓度树突金属间化合物的结构。在过去的二十年里,各种表面改性和热处理技术已经发展完善,铸造铝硅合金的微观结构。一般来说,化学改性和热处理采用修改粗针状硅粒子和球状颗粒。化学改性方法包括添加很少量的钠、锶、或锑,

被称为共晶修饰符。热修改涉及铸造高温合金的热处理,通常在540°C的固溶温度长时间。然而,解决方案治疗在高温下长时间增加材料成本。没有先前提到的修改和热处理技术可以有效地消除孔隙度在A356合金和铝硅粒子均匀分配到矩阵。因此,一个更有效的改性技术是高度可取为铸造A356合金微观结构的修改来提高力学性能,特别是韧性、疲劳和耐磨性1]。

最近,一直注意搅拌摩擦加工(FSP)作为固体表面改性技术。众所周知,搅拌区包括罚款和等轴颗粒产生由于动态再结晶。FSP也被用于制造复合材料表面。Mishra捏造FSP Al /表面SiCp复合材料,和表明SiCp分布在美联矩阵,并与基体结合良好

针对相关的问题与高铸铝合金的性能工程应用系统方法在本研究调查计划提高A356铝合金的耐蚀性增强硬质合金颗粒的大小不同和金属氧化物半导体₂粒子表面使用搅拌摩擦加工技术。

材料和方法

铸造A356合金(al - 7.0% Si)是用于铸态。化学成分表1中给出。商用碳化硼粉末尺寸78毫米的使用和它的大小减少使用高能源球磨机。B4C粉末的粒径为特征,利用XRD 78毫米,6毫米和40纳米金属氧化物半导体₂粉30毫米大小的固体润滑剂被用来研究固体润滑剂和金属氧化物半导体的效果₂粉(99%纯和的平均粒径50µm)被用于这项研究。进行搅拌摩擦加工A356合金的40毫米厚板使用搅拌摩擦焊接机在国防冶金研究实验室,海得拉巴。列出了用于搅拌摩擦加工的工艺参数。这些工艺参数到达经过广泛试验针对没有缺陷的界面。顶部表面的A356铝合金铸被引入特殊设计的漏洞。孔直径2毫米和2毫米深度被数控钻床钻孔。搅拌摩擦加工的原理图。FSP实验直圆柱搅拌摩擦无销工具用于过程首先必须得到碳化粒子得到压实进洞;与销高碳钢工具是用于本研究。转速为650 rpm的工具,一个过渡50毫米/分钟的速度,和下跌速度40毫米/分钟了(表1)[2]。

表1。搅拌摩擦加工参数。

基于软件的吉尔交流单位的基本电化学系统。Potentiodynamic极化测试的点状腐蚀行为研究铸造A356合金搅拌摩擦加工后,表面金属基复合材料。饱和甘汞电极(SCE)和碳电极和辅助电极分别被用作参考。所有实验在充气3.5%氯化钠溶液PH值调整到10通过添加氢氧化钾。可能在0.166 mVs进行扫描¹最初的潜力为-0.25 V (OC) SCE最后蚀电位。这些实验的接触面积是1厘米²。

结果与讨论

铸A356合金的微观结构由初级α-Al树突和枝晶间不规则铝硅共晶区域。粗针状硅粒子沿主基地边界分布,表明硅颗粒的不均匀分布在整个铝枝晶臂间距的铸态合金约20米。共晶的液体在凝固末期铸锭凝固并分解到大型和小型共晶颗粒可以看到。显微图,搅拌摩擦加工导致的分手针状硅粒子和铝树突,罚款和硅颗粒均匀分布在铝基体晶粒由于强烈的分手的铸微结构和随后的混合材料。几乎没有证据的树突凝固微观结构在搅拌区和晶粒尺寸在目前搅拌摩擦加工搅拌地区发现的4 - 5米。这些微观结构修改A356合金的力学性能显著提高。

在目前调查的二硫化钼固体润滑剂(金属氧化物半导体₂)和大小不同的碳化硼粉末分散在搅拌区旨在提高A356铝合金搅拌摩擦加工的属性。扫描电子显微图不同大小的碳化硼粉增强对A356铝合金基形成表面复合。很明显从金属氧化物半导体的显微图₂分散在基体中碳化硼。相信固体润滑剂从电影修改机械和腐蚀性能

电子探针显微分析的铸造和搅拌摩擦加工A356合金与背散射电子图像和相应的元素映射硅和铝的加工区域。很明显,硅、铝元素含量的分布是均匀的搅拌摩擦加工合金相比,铸造A356合金。重要的微观结构细化,均匀性和致密化铸A356合金搅拌摩擦加工是获得主要是由于这一事实材料在搅拌区内经历了强烈的塑性变形和混合。这也将导致解体的粗硅粒子和树突结构导致了均匀分布的细Si丰富的粒子到铝合金。

元素的映射与B A356合金搅拌摩擦加工表面₄c .硼粒子均匀分布认为矩阵可能指出。电子探针线扫描整个钢筋B₄C与金属氧化物半导体₂在矩阵。没有,是的,Mg和B, C和小莫在粒子的粒子地区符合B₄C接口只有没有熔化或溶解。这表明,碳化物粒子和二硫化钼粒子和α-solid解保税相关矩阵

腐蚀行为的搅拌摩擦加工A356测量合金和表面金属基复合材料进行了研究。后期的调查,碳化硼粒度变化的影响以及固体润滑剂金属氧化物半导体的效果₂对腐蚀行为进行了研究。点状腐蚀测试的结果提出了在这一节中(3]。

Potentiodynamic极化曲线作为铸造A356合金搅拌摩擦加工。潜在的电流迅速增加潜力作为坑(点蚀电位)和更积极的点蚀电位值表明更好的点状腐蚀阻力。可以看到,样品表现出钝化行为也不顾蚀电位点蚀电位值。

相对更积极点蚀电位值的A356合金搅拌摩擦加工表明更好的点状腐蚀电阻比铸造A356合金。耐腐蚀的增加是由于第二相颗粒在搅拌摩擦加工的再分配。从光学显微图可以看出搅拌摩擦加工结果好,晶粒铝硅颗粒均匀分布在矩阵由于强烈的分手的铸的树突微结构和随后的混合材料。这增加的溶解阶段矩阵提出了铝基体的腐蚀电位,从而减少矩阵之间的电位差,第二相粒子,因此减少腐蚀的驱动力。此外的点状腐蚀电阻A356合金搅拌摩擦加工条件高可能归因于非常好的不连续的硅网络丰富的金属间化合物(毫克₂Si)沉淀和平衡。很明显从potentiodynamic极化曲线,点蚀耐腐蚀的合金搅拌摩擦加工条件优于铸造条件,由于均匀分布的硅丰富的一个矩阵低共熔体。点状腐蚀后观察坑密度在光学显微照片清晰显示更好的使搅拌摩擦加工A356合金的耐腐蚀性能。

实现更高的点状腐蚀电阻在搅拌摩擦加工表面混合复合。在搅拌摩擦加工金属氧化物半导体₂粒子形成润滑层,它还能抑制原电池的形成。让潜在价值获得了表面复合B₄C (40 nm)与二硫化钼是更积极的4]。

总体比较potentiodynamic极化曲线。它清楚地表明,显著改善点状腐蚀电阻实现与铸造A356合金搅拌摩擦过程中碳化硼的40 nm大小以及固体润滑剂金属氧化物半导体₂加法。光学显微照片也证实,坑密度非常低混合表面复合的时候

比铸造A356合金。potentio-dynamic极化测试结果对A356合金铸和搅拌摩擦加工给出了表2。它可以得出结论,通过搅拌摩擦加工对表面改性的演员阵容。对A356铝合金细碳化硼和固体润滑剂MoS的大小₂可以实现显著改善,使耐蚀性(5]。

表2。点蚀电位的铸造和搅拌摩擦加工A356合金。

结论

A356铝合金搅拌摩擦堆焊的演员可以细化组织,形成坚硬的表面复合强化碳化硼颗粒在铝基体。它导致罚款和均匀的微观结构组成的硬质合金颗粒均匀分布在铝基体。硼粒子均匀分布在铝基体搅拌摩擦加工表面的A356合金在电子探针显微分析发现元素的映射。铝、硅、镁缺乏,B和C的搅拌摩擦加工B4C复合粒子的粒子地区符合B4C只有没有熔化或溶解在接口。它表明,碳化物颗粒保税α-Solid解矩阵。点状腐蚀抗性的A356合金搅拌摩擦加工碳化硼粉和二硫化钼固体润滑剂被发现比铸态。这是归因于在电绝缘的形成路径细胞在低共熔体、金属间化合物和铝的矩阵。使搅拌摩擦加工A356合金的耐蚀性与B4C大小40纳米二硫化钼被发现更好的贱金属相比。显著改善耐蚀性实现的40 nm大小碳化硼和二硫化钼固体润滑剂在搅拌摩擦堆焊粉末。

引用

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2. 喧嚣T,坎贝尔j .高强度航空铝铸造合金:比较研究。板牙Sci抛光工艺。1996;12:644 - 650。
3. Yu YB,歌曲PY,金党卫军,et al .可能提高抗拉强度的半固态A356合金加工后热处理在一个非常高的温度。Scripta板牙。1999;41:767 - 771。
4. Kumai年代,胡锦涛J, Higo Y, et al。树突细胞大小和粒度分布的影响在近门槛铸Al-SiCp复合材料的疲劳裂纹扩展行为。Acta板牙。1996;44:2249 - 2257。
5. 张B,陈Poirier博士,w .金属。高疲劳裂纹起始A356.2铸造合金疲劳性能的影响。板牙反式a . 1999; 30:2659 - 2666。