Advancements in Surface Reinforcement of AA2024 Alloy Using Hybridized Niobium Carbide and Ceramics Particles via FSP Technique

Essam B. Moustafa; Waheed Sami Abushanab; Emad Ismat Ghandourah; Mohammed A. Taha; Ahmed O. Mosleh

doi:10.1007/s12540-023-01541-4

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자료유형: 학술저널

저자정보: Essam B. Moustafa (King Abdulaziz University) Waheed Sami Abushanab (King Abdulaziz University) Emad Ismat Ghandourah (King Abdulaziz University) Mohammed A. Taha (National Research Centre) Ahmed O. Mosleh (Benha University)

저널정보: 대한금속·재료학회 Metals and Materials International Metals and Materials International Vol.30 No.3

발행연도: 2024.3

수록면: 800 - 813 (14page)

DOI: 10.1007/s12540-023-01541-4

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Niobium carbide (NbC) is a ceramic material that enhances the mechanical properties of advanced composites by restrictinggrain growth during recrystallization. This study aimed to improve the properties of aluminum-AA2024 hybrid compositesby hybridizing NbC with three nanoceramic reinforcement particles (Al2O3, BN, and SiC). Friction stir processing (FSP) wasused to fabricate the hybrid composites. This technique produces a hybrid composite with a better homogeneous distributionthan other methods. The mechanical properties and microstructure of the hybrid composites were studied. The resultsshowed that the static modulus of elasticity and compressive stress improved by ~ 23.6% and ~ 24% more for the AA2024/NbC + SiC hybrid composite than the base alloy. The microhardness of the fabricated hybrid surface composites is improvedby an average of 41.5% more than the base alloy. The relationship between strain hardening and grain size showed that agrain size reduction reduced strain hardening and increased yield strength. The bulk density of AA2024/NbC + Al2O3has thehighest value of (3.04 g/cm3), while AA2024/NbC + SiC and AA2024/NbC + BN have 2.97 g/cm3 and 2.88 g/cm3, respectively. Furthermore, the electrical conductivity of the AA2024/NbC + SiC has the highest value among hybrid composites;however, it was still less than the AA2024 base alloy by 13.8%. The results showed that the hybrid composites fabricated byFSP have improved mechanical properties and microstructure compared to the base alloy; hence, the AA2024/NbC + SiChybrid composite has the best overall properties.

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