بررسی تاثیر مقدار تقویت کننده بر روی استحکام فشاری نانو کامپوزیت زمینه آلیاژ آلومینیوم A380 تقویت شده با نانو ذرات کاربید سیلیسیم

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 3، دوره 33، شماره 4 - شماره پیاپی 28، دی 1401، صفحه 27-38   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2022.77789.1064

نویسندگان

علی محمدی^{* 1}؛ محمد علی پور²

¹گروه مهندسی مواد،دانشکده مکانیک، دانشگاه تبریز،ایران

²گروه مهندسی مواد، دانشکده مکانیک، دانشگاه تبریز، ایران

چکیده

در این مقاله ریز ساختار و  استحکام فشاری آلیاژ آلومینیوم A380 با افزودن نانو ذرات SiC (Silicon carbide) مورد بررسی قرار گرفت. پودر آلومینیوم A380  و نانوذرات SiC با مقدارهای (0 ،5/0 ،1 و 2 درصد وزنی) در یک دستگاه آسیاب گلوله‌ای سیاره‌ای در اتمسفر آرگون به مدت 10 ساعت آسیاب شدند. نسبت وزن توپ به پودر 1:10 و سرعت چرخش روی 250 دور بر دقیقه تعیین شد. پس از فرآیند آسیاب، از پرس گرم برای تولید نمونه‌ها استفاده شد، محصولات از طریق قالب گرافیتی به قطر 15 میلی متر همزمان  با سرعت گرمایش 10 درجه سانتیگراد بر دقیقه تا دمای پخت نهایی 510 درجه سانتیگراد با زمان نگهداری 30 دقیقه تحت خلا در فشار 50 مگاپاسکال در دستگاه پرس گرم قرار گرفت. ریز ساختار و فاز های تشکیل شده نمونه‌های تولید شده با استفاده از میکروسکوپ الکترون روبشی(SEM)   (Scanning electron microscope) و پراش اشعه‌ی ایکس (XRD) (X-ray diffraction) مورد بررسی قرار گرفت. برای آزمایش استحکام فشاری از دستگاه آزمایش  کشش/ فشار یونیورسال(UTM)  (universal testing machine) استفاده شد. مشاهده شد با افزایش نانو ذرات SiC اگلومره شدن اتفاق افتادکه باعث کاهش خواص مکانیکی شد. بهترین چگالی و استحکام فشاری نمونه‌ها مربوط به آلیاژ آلومینیوم با 5/0 درصد وزنی نانو ذراتSiC   به دست آمد همچنین به علت پایین بودن دمای زینترینگ، تجزیه SiC اتفاق نیفتاد و ترکیب بین فلزی آلومینیوم با کربن یا آلومینیوم با سیلیسیم تشکیل نشد.

کلیدواژه‌ها

آلیاژ آلومینیوم؛ کاربید سیلیسیم؛ کامپوزیت؛ متالوژی پودر؛ استحکام فشاری

مراجع

[1] M., Moazami-Goudarzi, and F., Akhlaghi, "Effect of SiC nanoparticles content and Mg addition on the characteristics of Al/SiC composite powders produced via in situ powder metallurgy method", Particulate Science and Technology, vol. 31, no. 3, pp. 234–240, (2013).

[2] Kim, Chang-Soo, et al. "Mechanical performance of particulate-reinforced Al metal-matrix composites (MMCs) and Al metal-matrix nano-composites (MMNCs)." Journal of Materials Science , vol. 52, no. 23, pp. 13319–13349, (2017).

[3] M., Meignanamoorthy, et al. "Microstructure, mechanical properties, and corrosion behavior of boron carbide reinforced aluminum alloy (al-Fe-Si-Zn-Cu) matrix composites produced via powder metallurgy route", Materials, vol. 14, no. 15, pp. 4315, (2021).

[4] J., Kumar, et al. "Investigation on the mechanical, tribological, morphological and machinability behavior of stir-casted Al/SiC/Mo reinforced MMCs", Journal of Materials Research and Technology, vol. 12, pp. 930–946, (2021).

[5] Surya, Mulugundam Siva, and T., Venkata Nilesh, "Synthesis and mechanical behaviour of (Al/SiC) functionally graded material using powder metallurgy technique", Materials Today: Proceedings, vol. 18, pp. 3501–3506, (2019).

[6] Bodukuri, Anil Kumar, et al. "Fabrication of Al–SiC–B₄C metal matrix composite by powder metallurgy technique and evaluating mechanical properties", Perspectives in Science, vol. 8, pp. 428–431, (2016).

[7] O., El-Kady, and A., Fathy, "Effect of SiC particle size on the physical and mechanical properties of extruded Al matrix nanocomposites", Materials & Design, vol. 54, pp. 348–353, (2014).

[8] X., Zeng, et al., "Wear characteristics of hybrid aluminum-matrix composites reinforced with well-dispersed reduced graphene oxide nanosheets and silicon carbide particulates", Vacuum, vol. 155, no. 4, pp. 364–375, (2018).

[9] Bodukuri, Anil Kumar, et al. "Fabrication of Al–SiC–B4C metal matrix composite by powder metallurgy technique and evaluating mechanical properties", Perspectives in Science, vol. 8, pp. 428–431, (2016).

[10] Lotfi, B., Rostami, M., and Z., Sadeghian, "Effect of silicon content on microstructure of Al-Si/SiCp composite layer cladded on A380 Al alloy by TIG welding process", Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol. 24, no. 9, pp. 2824–2830, (2014).

[11] K., Karvanis, D., Fasnakis, A., Maropoulos, and S., Papanikolaou, "Production and mechanical properties of Al-SiC metal matrix composites", In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 161, no. 1, pp. 012070. IOP Publishing, (2016).

[12] Şenel, Mahmut Can, Mevlüt Gürbüz, and Erdem Koc. "Fabrication and characterization of synergistic Al-SiC-GNPs hybrid composites", Composites Part B: Engineering, vol. 154, pp.1-9,(2018).

[13] Rudianto, Haris, Yang Sang Sun, Kim Yong Jin, and Nam Ki Woo. "Sintering behavior of hypereutectic aluminum-silicon metal matrix composites powder", In International Journal of Modern Physics: Conference Series, vol. 6, pp. 628-63, (2012).

[14] Shankar, Sumanth, Yancy W. Riddle, and Makhlouf M. Makhlouf. "Eutectic solidification of aluminum-silicon alloys." Metallurgical and Materials Transactions A, vol. 35, no. 9, pp.3038-3043, (2004).

[15] Yang, Junrui, Lei Wang, Xinrong Tan, Qian Zhi, Ruibin Yang, Guopeng Zhang, Zhongxia Liu, Xianghong Ge, and Erjun Liang. "Effect of sintering temperature on the thermal expansion behavior of ZrMgMo3O12p/2024Al composite", Ceramics International, vol. 44, no. 9, pp. 10744 -10752, (2018).

[16] Ghasali, Ehsan, Rahim Yazdani-rad, Keivan Asadian, and Touradj Ebadzadeh. "Production of Al-SiC-TiC hybrid composites using pure and 1056 aluminum powders prepared through microwave and conventional heating methods", Journal of Alloys and Compounds, vol. 690, pp. 512–518, (2017).

[17] M., Akbari, H., Karbalaei, R., Baharvandi, and O., Mirzaee, "Nano-sized aluminum oxide reinforced commercial casting A356 alloy matrix: Evaluation of hardness, wear resistance and compressive strength focusing on particle distribution in aluminum matrix", Composites Part B: Engineering, vol. 52, pp. 262–268, (2013).

[18] R., Muraliraja, R., Arunachalam, I., Al-Fori, M., Al-Maharbi, and S., Piya, "Development of alumina reinforced aluminum metal matrix composite with enhanced compressive strength through squeeze casting process", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications, vol. 233, no. 3, pp. 307–314, (2019).