The Role of Friction Stir Processing (FSP) Parameters on TiC Reinforced Surface Al7075-T651 Aluminum Alloy

Abstract

Abstract: Aluminum alloys are very promising for structural applications in aerospace, military and transportation industries due to their light weight, high strength-to-weight ratio and excellent resistance to corrosion. In comparison to unreinforced aluminum alloys, aluminum/aluminum alloy matrix composites reinforced with ceramic phases exhibit higher strength and hardness, improved tribological characteristics. A novel surface modifying technique, friction stir processing (FSP), has been developed for fabrication of surface composite with an improved performance. The effect of FSP parameters such as number of passes, direction of each pass, sealed or unsealed groove on microstructure was investigated. In this work, nano-particles of TiC (2% in weight) were added to aluminum alloy AA7075-T651 to produce a functional surface. Fixed parameters for this AA7075 alloy were used; rotation speed of 1000 rpm, travel speed of 300 mm/min and pin penetration of 2.8 mm. Optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) were employed to study the microstructure of the fabricated surface composites. The results indicated that the selected FSP parameters influenced the area of surface composite, distribution of TiC particles and micro-hardness of the surface composites. Finally, in order to evaluate rate wear the pin on disk test was carried out.Resumo: As ligas de alumínio são promissoras para aplicações estruturais nas indústrias aeroespaciais e de transporte devido ao seu elevada relação resistência-peso e excelente resistência à corrosão. Em comparação com as ligas de alumínio não reforçadas e alumínio/compósitos de matriz de alumínio reforçados com fases cerâmicas, exibem maior resistência e características tribológicas melhoradas. Foi desenvolvida uma técnica de modificação superficial, friction stir processing, para a fabricação de superfície de compósitos. Foi investigado o efeito dos parâmetros FSP como número de passes, direção de cada passe e ranhura selado ou não selada. Neste trabalho, nanopartículas de TiC (2% em peso) foram adicionadas à liga de alumínio AA7075-T651 para produzir uma superfície funcional. Foram utilizados parâmetros fixos para a liga AA7075: velocidade de rotação de 1000 rpm, velocidade de deslocamento de 300 mm/min e penetração do pino de 2,8 mm. Microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM) foram utilizadas para estudar a microestrutura. Os resultados indicaram que os parâmetros FSP selecionados influenciaram na área da superfície do compósito, na distribuição de partículas de TiC e na microdureza da superfície. Finalmente, a fim de avaliar a taxa de desgaste o teste de pino sobre disco foi realizado.