فرایند اصطکاکی هم‌زدنی نانوکامپوزیت مس-نقره-کاربید سیلیسیم: ریزساختار، خواص مکانیکی و سایشی

در این پژوهش، کامپوزیت مس-نقره-کاربید سیلیسیم با استفاده از فرایند اصطکاکی هم‌زدنی ساخته شد. ذرات تقویت کننده sic در ابعاد نانو و میکرو استفاده شدند. به منظور ارزیابی خواص ریزساختاری از آنالیز پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری استفاده شد. ارزیابی خواص مکانیکی از طریق میکروسختی سنجی، آزمایش کشش و از آزمایش پین بر روی دیسک برای ارزیابی رفتار سایشی کامپوزیت استفاده شد. نتایج آنالیز اشعه ایکس حضور دو فاز زمینه محلول جامد cuag به همراه ذرات sic را آشکار کرد که نشان‌دهنده تشکیل کامپوزیت cu-ag-sic بود. این موضوع حاکی از کاهش اندازه دانه زمینه cuag بود. استفاده از فرایند اصطکاکی هم‌زدنی fsp در حضور ذرات تقویت کننده و بدون آن منجر به کاهش اندازه بلورک و میانگین اندازه دانه نسبت به نمونه بدون fsp شد. به طوری‌که اندازه دانه نمونه بدون fsp و نمونه fsp شده بدون ذرات تقویت کننده و با ذرات تقویت کننده نانو به ترتیب در حدود46.3، 19.2 و 3.6 میکرومتر بدست آمد. کاهش اندازه دانه، ریزتر شدن ذرات تقویت کننده کاربید سیلیسیم از میکرو به نانو و افزایش کسرحجمی ذرات تقویت‌کننده بیشترین تاثیرات را بر میزان سختی گذاشتند به نحوی‌که استفاده از ذرات میکرو در کسر حجمی بیشتر، سختی به بالاترین مقدار خود یعنی 123 ویکرز رسید. سایش در نمونه قبل از fsp به علت ماهیت نرم بودن آن از نوع سایش چسبان و بعد از fsp در نمونه بدون ذرات تقویت کننده سایش چسبان کاهش پیدا کرد و در اثر افزودن ذرات تقویت کننده میکرو و نانومتری کاربید سیلیسیم به طور کلی مکانیزم سایش به خراشان تغییر پیدا کرد. به عنوان یک نتیجه کلی می‌توان بیان نمود که استفاده از ذرات تقویت کننده نانومتری کاربید سیلیسیم بوسیله فرایند اصطکاکی هم زدنی منجر به تولید کامپوزیت  cu-ag-sic با خواص مکانیکی بالا می‌شود.

friction stir processing of copper/silver-silicon carbide nanocomposite: microstructure, mechanical and wear properties

in this research, copper/silver-silicon carbide cu-ag-sic composite was prepared by the friction stir processing (fsp). for this purpose, nanometer and micrometer sic particles were used as reinforcing particles. in order to evaluate the microstructural properties, x-ray diffraction (xrd) analysis, scanning electron microscope and optical microscope were employed. evaluation of mechanical properties through microhardness measurement, tensile test and pin on disc test were utilized to evaluate the wear behavior of the composite. the results of x-ray analysis revealed the presence of two phases of cuag solid solution along with sic particles, which indicated the formation of cu-ag-sic composite. the addition of nano-particles led to a significant decrease in the intensity of peaks compared to micro-particles. this indicated a decrease in the grain size of the cuag matrix. using the fsp in the presence of reinforcing particles and without it led to a decrease in the crystal size and average grain size compared to the sample without fsp. so that the grain size of the sample without fsp and the fsped sample without reinforcing particles and with nano-reinforcing particles were found to be about 46.3, 19.2 and 3.6 µm, respectively. the wear mechanism in the sample before fsp was adhesive wear due to its soft nature of the matrix, and after fsp in the sample without reinforcing particles, the adhesive wear decreased and due to the addition of silicon carbide micro and nano- particles reinforcement, the wear mechanism in entirely altered to abrasive wear. overall, it can be stated that the addition of silicon carbide nanoparticles by fsp leads to the fabrication of  cu-ag-sic composite with high mechanical properties.