تصنيع وتوصيف مركبات المصفوفة المعدنية ذات القاعدة الفولاذية المعززة بجزيئات الإيتريا النانوية من خلال معالجة ضجة الاحتكاك.
Title Fabrication and Characterization of Steel-Base Metal Matrix Composites Reinforced by Yttria Nanoparticles through Friction Stir Processing.
الباحث الرئيس عصام ربيع ابراهيم محمود
التخصص: الهندسة الميكانيكية
التخصص الدقيق: هندسة المواد المتقدمة
المستخلص: تم استخدام تكنولوجيا الاحتكاك التقليبي (FSP) لتصنيع مركب مصفوفة معدنية ، على أساس الفولاذ ومعزز بمسحوق أكسيد الإيتريوم بحجم النانو. تم تعبئة المسحوق في أخدود طولي ضيق بعمق 2 مم وعرض 1 مم في السطح الخلفي للوحة الصلب. تم استخدام سرعات دوران مختلفة من 500 إلى 1500 دورة في الدقيقة ، عند سرعة حركة ثابتة تبلغ 50 مم _ دقيقة. تم تطبيق تمريرة واحدة وتمريرتين بنفس الشروط. كان اتجاه التمريرة الثانية عكس اتجاه التمريرة الأولى. بعد التمريرة الأولى ، تم الحصول على مناطق كتلة صلبة كاملة عندما كانت سرعات الدوران أكثر من 700 دورة في الدقيقة مع تكتل بعض الجزيئات. أظهرت الجسيمات المضافة على شكل نطاقات بيضاوية ضيقة ، مع ميل نطاق يساوي سرعة الدوران على سرعة السفر. أدى إجراء تمريرة FSP الثانية في الاتجاه المعاكس إلى توزيع جزيئات أفضل. تم الحصول على المواد المركبة الخالية من العيوب تقريبًا ، مع جزيئات الإيتريا النانوية الموزعة بشكل متجانس ، بعد تمريرين عند استخدام سرعات دوران تزيد عن 700 دورة في الدقيقة. تم تنقية حبيبات مادة الأساس الفولاذية الناتجة من حوالي 60 _ م من المعدن الأساسي إلى أقل من 3 _ م من مصفوفة منطقة الكتلة الصلبة المعالجة. تحسنت الصلابة وقوة الشد للمواد المصنعة بمقدار ضعفين تقريبًا على المعدن الأساسي. لوحظت قيم صلابة دقيقة موحدة داخل مناطق الكتلة الصلبة عند سرعات دوران أعلى. تم تقليل ليونة وصلابة المركبات المصنعة مقارنة بالمعدن الأساسي.
Abstract: Friction Stir Processing (FSP) was used to fabricate metal matrix composite, based on steel and reinforced with nano-sized yttrium oxide powder. The powder was packed in a narrow longitudinal groove of 2 mm depth and 1 mm width cut in the steel plate’s rear surface. Different rotation speeds of 500–1500 rpm were used, at a fixed traveling speed of 50 mm_min1. Single- Pass and two passes, with the same conditions, were applied. The direction of the second pass was opposite to that of the first pass. After the first pass, complete nugget zones were obtained when the rotation speeds were more than 700 rpm with some particles agglomeration. The added particles showed as narrow elliptical bands, with a band pitch equal to the rotation speed over traveling speed. Performing the second FSP pass in the opposite direction resulted in better particles distributions. Almost defect-free composite materials, with homogenously distributed yttria nano-sized particles, were obtained after two passes when rotation speeds more than 700 rpm were used. The resulting steel matrix grains were refined from ~60 _m of the base metal to less than 3 _m of the processed nugget zone matrix. The hardness and the tensile strength of the fabricated materials improved almost two-fold over the base metal. Uniform microhardness values within the nugget areas were observed at higher rotational speeds. The ductility and toughness of the fabricated composites were reduced compared to the base metal.