تاثیر عملیات حرارتی پیر سختی (T6) بر ریزساختار و خواص سایشی نانوکامپوزیت آلیاژ آلومینیوم Al-8Zn-3Mg-2.5Cu تقویت شده با نانو صفحات گرافن

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 2، دوره 33، شماره 4 - شماره پیاپی 28، دی 1401، صفحه 13-26   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2022.78198.1070

نویسنده

محمد علی پور^*

گروه مهندسی مواد- دانشکده مکانیک-دانشگاه تبریز- تبریز-ایران

چکیده

در این تحقیق، خواص سایشی و ریزساختار نانوکامپوزیت آلیاژ آلومینیوم Al-8Zn-3Mg-2.5Cu تقویت شده با 0.1، 0.3، 0.5، 0.7 و 1 درصد نانو صفحات گرافن تولید شده به روش ریخته گری گردابی با کمک حباب زائی مافوق صوت بررسی شد. همچنین  برای مطالعات ریزساختاری و سطوح سایش، میکروسکوپ الکترونی روبشی بکار گرفته شد. مطالعات ریزساختاری نانوکامپوزیت نشان داد که حضور نانو صفحات گرافن پراکنده باعث کاهش اندازه دانه شد
ه، اما در درصدهای بالای این نانوذرات (1 درصد وزنی)، کاهش محسوسی در اندازه دانه ایجاد نمی­شود. همچنین حضور نانوذرات و کاهش اندازه دانه، افزایش چشمگیر مقاومت به سایش نانوکامپوزیت را به همراه دارند. البته در درصدهای بالای نانو صفحات گرافن (1 درصد وزنی)، این نانو مواد در مرزدانه ها کلوخه ای شده و باعث کاهش مقاومت به سایش کامپوزیت شدند. نانوکامپوزیت تقویت شده با 0.5% وزنی نانو صفحات گرافن قبل و بعد از عملیات حرارتی بهترین مقاومت به سایش  را نشان داد که بهینه ترین درصد نانو صفحات گرافن می باشد.

کلیدواژه‌ها

نانوکامپوزیت ریختگی؛ نانو صفحات گرافن؛ ریخته گری گردابی؛ فرآوری مافوق صوت

مراجع

[1] S. Rawal, "Metal-matrix composites for Space Applications", Journal of The Minerals, Metals & Materials Society, vol. 53, pp 14-17, (2001).

[2] X. Li, Y. Yang, X. Chen," Ultrasonic-Assisted Fabrication of Metal Matrix Nanocomposites", Journal of Materials Science, vol. 39, pp 3211-3212, (2004).

[3] X. Yibin, T. Yoshita, “Thermal Conductivity of SiC Fine Particles Reinforced Al Alloy Matrix Composite With Dispersed Particle Size", Journal of Applied Physics, vol. 95, pp 722-726, (2004).

 [4] C. Borgonovo, D. Apelian, "Manufacture of Aluminum Nanocomposites: A Critical Review", Materials Science Forum, vol. 678, pp 1-22, (2011).

[5] Y. Yang, X. Li, J. Lan, " Study on Bulk Aluminum Matrix Nano-Composite Fabricated by Ultrasonic Dispersion of Nano-Sized SiC Particles in Molten Aluminum Alloy", Materials Science and Engineering A, vol. 380, pp 378-383, (2004).

[6] D. Miracle,"Metal matrix composites–from science to technological significance", Composites Science and Technology, vol. 65, pp 2526-2540, (2005).

[7] L. Wenzhen, L. Shiying, Z. Qiongyuan, Z. Xue,"Ultrasonic-Assisted Fabrication of SiC Nanoparticles Reinforced Aluminum Matrix Composites", Materials Science Forum, vol. 654-656, pp 990-993, (2010).

[8] J.Y. Hihn, M.L. Doche, A. Mandroyan, L. Hallez and B.G. Pollet, "Respective Contribution of Cavitation and Convective Flow to Local Stirring in Sonoreactors", Ultrasonics Sonochemistry, vol. 18, p. 881-887, (2011).

[9] Y. Chen, S. Tekumalla, Y.B. Guo, R. Shabadi, M. Gupta, “The dynamic compressive response of a high-strength magnesium alloy and its nanocomposite", Materials Science and Engineering: A, vol. 702, , pp. 65-72, (2017).

[10] Santanu Sardar, Santanu Kumar Karmakar, Debdulal Das, "Ultrasonic Assisted Fabrication of Magnesium Matrix Composites: AReview", Materials Today: Proceedings, vol. 4, Issue 2, Part A, pp. 3280-3289, (2017).

[11] Deborah D. L. Chung, " Metal-Matrix Composites", Carbon Composites (Second Edition), pp. 532-562, (2017).

[12] G.E. Dieter, "Mechanical Metallurgy" ,Third Edition , McGraw-Hill , (1976).

[12] L.M. Hutchings, Tribology: Friction and wear of engineering materials: Edward Arnold, (1992).

[13] A. Alizadeh, "Mechanical properties and wear behavior of Al–2 wt.% Cu alloy composites reinforced by B₄C nanoparticles and fabricated by mechanical milling and hot extrusion Materials characterization", vol. 67, pp.119–128, (2012).

[14] A.K. Prasada Rao, Karabi Das, B.S. Murty, M. Chakraborty, Effect of grain refinement on wear properties of Al and Al–7Si alloy, Wear, vol. 257, pp. 148-153.( 2004).

[15] X.S. Guan, Z.F. Dong and D.Y. Li, "Surface nanocrystallization by sandblasting and annealing for improved mechanical and tribological properties", Nanotechnology, vol. 16, pp. 2963-2971.( 2005).

[16] A. Shafiei-Zarghani, S.F. Kashani-Bozorg, A. Zarei- Hanzaki, "Wear assessment of Al/Al₂O₃ nano-composite surface layer produced using friction stir processing", Wear, vol. 270, pp. 403-412.( 2011).

[17] T. Ma, H. Yamaura, D.A. Koss, R.C. Voigt, Dry sliding wear behaviour of cast SiC reinforced Al MMCs, Mater. Sci. Eng. A. vol. 360, pp. 116–125.( 2003).

[18] D. Poirier, R.A.L. Drew, M.L. Trudeau, R. Gauvin, "Fabrication and properties of mechanically milled alumina/aluminum nanocomposites", Materials Science and Engineering: A, vol. 527, pp. 7605-7614, ( 2010).

[19] A.H. Yaghtin, E. Salahinejad, A. Khosravifard, "Processing of nanostructured metallic matrix composites by a modified accumulative roll bonding method with structural and mechanical considerations", International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, vol. 19, pp. 951-956.( 2012).

[20] A. Zolriasatein, R.A. Khosroshahi, M. Emamy, N. Nematie, "Mechanical and wear properties of Al-Al₃Mg₂ nanocomposites prepared by mechanical milling and hot pressing", International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, vol. 20, pp. 290-297.( 2013).

[21] M. Walczak, D. Pieniak, M. Zwierzchowski, "The tribological characteristics of SiC particle reinforced aluminium composites", Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 15, pp. 116-123.( 2015).