Изготовление и характеристика гибридного композита Al6082/SiC/порошок рисовой шелухи, получаемого методом фрикционного перемешивания

Обработка трением с перемешиванием (Friction Stir Processing, FSP) – технология, в которой микроструктура материала и его механические свойства усиливаются за счет воздействия трения специальным инструментом. Существует множество применений материалов, получаемых методом FSP, которые используются в различных отраслях промышленности, в том числе аэрокосмической, судостроении, приборостроении и многих других. В работе представлено исследование гибридного композита, изготавливаемого из порошков карбида кремния (SiC) и Rice Husk Powder (RHP) в качестве армирующего элемента, включаемого в алюминиевый сплав Al6082. Исследование характеристик изготовленного композита выполнено с применением оптического микроскопа, автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа рентгеновским дифракционным методом. Определены прочность на растяжение и твердость. Методом микроскопии выявлено, что на поверхности композита происходит модификация микроструктуры. Рентгеноструктурный анализ показал наличие в спектре элементов, аналогичных гибридной композиции Al/SiC/RHP. Показано увеличение прочности на растяжение и твердости по Бриннелю в 1,36 и 1,75 раза соответственно по сравнению с основным алюминиевым материалом.

1. Thomas W.M., Nicholas E.D., Needham J.C., Murch M.G., Temple-Smith P., Dawes C.J. Friction stir butt welding. International Patent Application PCT/GB92/02203, 1991.

2. Dhayalan R., Kalaiselvan K., Sathiskumar R. Characterization of AA6063/SiC-Gr surface composites produced by FSP technique. Procedia Engineering, 2014, vol. 97, pp. 625–631. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.12.291

3. Shahzad A. Investigation into fatigue strength of natural/synthetic fiber-based composite materials. Mechanical and Physical Testing of Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites, 2019, pp. 215–239. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102292-4.00012-6

4. Yadav R., Dwivedi V.K., Dwivedi S.P. Eggshell and rice husk ash utilization as reinforcement in development of composite material: A review. Materials Today: Proceedings, 2021, vol. 43, pp. 426–433. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.717

5. Fuse K., Badheka V., Patel V., Andersson J. Dual sided composite formation in Al 6061/B4C using novel bobbin tool friction stir processing. Journal of Materials Research and Technology, 2021, vol. 13, pp. 1709–1721. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.05.079

6. Maji P., Nath R.K., Paul P., Bhogendro Meitei R.K., Ghosh S.K. Effect of processing speed on wear and corrosion behavior of novel MoS2 and CeO2 reinforced hybrid aluminum matrix composites fabricated by friction stir processing. Journal of Manufacturing Processes, 2021, vol. 69, pp. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.07.032

7. Saravanakumar S., Gopalakrishnan S., Kalaiselvan K., Prakash K.B. Microstructure and mechanical properties of Cu/RHA composites fabricated by friction stir processing. Materials Today: Proceedings, 2021, vol. 45, pp. 879–883. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.935

8. Sivanesh Prabhu M., Elaya Perumal A., Arulvel S., Franklin Issac R. Friction and wear measurements of friction stir processed aluminium alloy 6082/CaCO3 composite. Measurement, 2019, vol. 142, pp. 10–20. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.04.061

9. Patil N.A., Safwan A., Pedapati S.R. Effect of deposition methods on microstructure and mechanical properties of Al 7075 alloy-rice husk ash surface composites using friction stir processing. Materials Today: Proceedings, 2020, vol. 29, pp. 143–148. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.05.639

10. Liu C.Y., Zhang B., Ma Z.Y., Jiang H.J., Zhou W.B. Effect of Sc addition, friction stir processing, and T6 treatment on the damping and mechanical properties of 7055 Al alloy. Journal of Alloys and Compounds, 2019, vol. 772, pp. 775–781. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.09.109

11. Luo X.C., Zhang D.T., Zhang W.W., Qiu C., Chen D.L. Tensile properties of AZ61 magnesium alloy produced by multi-pass friction stir processing: Effect of sample orientation. Materials Science and Engineering: A, 2018, vol. 725, pp. 398–405. https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.04.017

12. Nadammal N., Kailas S.V., Szpunar J., Suwas S. Development of microstructure and texture during single and multiple pass friction stir processing of a strain hardenable aluminium alloy. Materials Characterization, 2018, vol. 140, pp. 134–146. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2018.03.044

13. Elangovan K., Balasubramanian V. Influences of pin profile and rotational speed of the tool on the formation of friction stir processing zone in AA2219 aluminium alloy. Materials Science and Engineering: A, 2007, vol. 459, no. 1-2, pp. 7–18. https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.12.124

14. Dinaharan I., Kalaiselvan K., Murugan N. Influence of rice husk ash particles on microstructure and tensile behavior of AA6061 aluminum matrix composites produced using friction stir processing. Composites Communications, 2017, vol. 3, pp. 42–46. https://doi.org/10.1016/j.coco.2017.02.001

15. Fatchurrohman N., Farhana N., Marini C.D. Investigation on the effect of friction stir processing parameters on micro-structure and micro-hardness of rice husk ash reinforced Al6061 metal matrix composites. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018, vol. 319, no. 1, pp. 012032. https://doi.org/10.1088/1757-899X/319/1/012032