بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت هیبریدی زمینه آلومینیومی با تقویت کننده آمورف/سرامیکی مورد استفاده به عنوان پیش ماده فوم

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی مواد، دانشگاه دامغان، دامغان

2 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه دامغان، دامغان

3 دانشجوی کارشناسی، مهندسی مکانیک، دانشگاه دامغان، دامغان

10.22044/jsfm.2020.9130.3067

چکیده

در این پژوهش کامپوزیت هیبریدی زمینه آلومینیومی با تقویت کننده دوگانه ذرات آمورف/سرامیکی توسط روش متالورژی پودر تولید شد. ابتدا، مخلوط‌های پودری آلومینیوم خالص با تقویت کننده ذرات آمورف Fe75Si15B5Zr5 و سرامیکی TiH2 در مقادیر مختلف تهیه شد. سپس، از روش زینتر به کمک قوس پلاسما برای تولید قطعات کامپوزیتی حجیم استفاده گردید. ریزساختار ، تغییرات فازی، مقدار تخلخل‌ها و خواص مکانیکی نمونه‌های حجیم مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که ذرات تقویت کننده در مرزهای دانه تجمع پیدا کرده‌اند و اندازه متوسط دانه با افزایش مقدار تقویت کننده آمورف کاهش پیدا کرد. افزایش مقدار تقویت کننده آمورف تأثیر ناچیزی در افزایش مقدار تخلخل‌های ریزساختاری داشت. بررسی‌های فازی حضور ذرات تقویت کننده آمورف و عدم کریستاله شدن آنها و همچنین عدم تشکیل فازهای حاصل از واکنش‌های ناخواسته بین تقویت کننده و زمینه را آشکار کرد. استحکام تسلیم و سختی نمونه‌های حاوی 15 درصد حجمی تقویت کننده آمورف و 1 درصد حجمی TiH2 افزایش به ترتیب در حدود 35 و 20 درصدی را نسبت به نمونه بدون تقویت کننده آمورف نشان دادند.

کلیدواژه‌ها


[1]  Şenel MC, Gürbüz M, Koc E (2018) Fabrication and characterization of synergistic Al-Sic-Gnps hybrid composites. Compos part B 154: 1-9.

[2]  Prasad DS, Shoba C, RamanaiahN (2014) Investigations on mechanical properties of aluminum hybrid composites. J Mate Res Techol 3(1): 79-85.

[3]  Li J, Zhao G, Wu S, Huang Z, Lü S, Chen Q, Li F (2019) Preparation of hybrid particulates sicnp and Mg2si reinforced Al-Cu matrix composites. Mater Sci Eng A 751: 107-114.

[4]  Tabesh A, Ebrahimi G, Ezatpour H (2018) Investigation and comparison of mechanical propertise and microstructure Al/Cnt and Al/Cnt/Al2o3 copmosites produced by mixed accumulative roll bounding. J Sci Technol Compos 4(4): 464-470.

[5]  Ambigai R, Prabhu S (2019) Fuzzy logic algorithm based optimization of the tribological behavior of Al-Gr-Si3n4 hybrid composite. Measure 146: 736-748.

[6]  Rajmohan T, Palanikumar K, Arumugam S (2014) Synthesis and characterization of sintered hybrid aluminium matrix composites reinforced with nanocopper oxide particles and microsilicon carbide particles. Compos Part B 59: 43-49.

[7] رستمیان ی (1396) بررسی و بهینه سازی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های هیبریدی پایه اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن به روش تاگوچی. مجله علمی و پژوهشی مکانیک سازه­ها و شاره­ها 112-97 :(3)7.

[8]  Kawai C (2001) Effect of interfacial reaction on the thermal conductivity of Al–Sic composites with Sic dispersions. J Am Ceram Soc 84(4): 896-898.

[9]  Rodriguez-Reyes M, Pech-Canul M, Parga-Torres J, Acevedo-Davila J, Sanchez-Araiza M, Lopez H  (2011) Development of aluminum hydroxides in Al–Mg–Si/Sic P in infiltrated composites exposed to moist air. Ceramics Int 37(7): 2719-2722.

[10] Yang G, Fan T, Zhang D (2004) Interfacial reaction of Al matrix composites reinforced with Tio 2-Coated Sic particles during remelting. Mater Lett 58(10) 1546-1552.

[11] Jayalakshmi S, Gupta M (2015) Metallic amorphous alloy reinforcements in light metal matrices. Springe, London.

[12] Rezaei MR, Razavi SH, Shabestari S (2017) Study of strengthening mechanisms in an Al-Cu-Ti metallic glass reinforced Al matrix composite consolidated by ecap process. J Sci Technol Compos 4(2):171-178.

[13] Wang Z, Tan J, Scudino S, Sun BA Qu, RT, He J, Prashanth KG, Zhang WW, Li YY, Eckert J (2014) Mechanical behavior of Al-based matrixcomposites reinforced with Mg58Cu28. 5Gd11Ag2. 5 metallic glasses. Adv PowderTechnol 25(2):635-639.

 [14] Rezaei MR, Razavi SH, Shabestari S (2016) Development of a novel Al–Cu–Ti metallic glass reinforced Al matrix composite consolidated through equal channel angular pressing (Ecap). J Alloy Compd 673:17-27.

[15] پوست فروشان ع، زمانی پ، مسعودی نژاد ر، کدخدایان م (1396) بررسی نقشه تغییرشکل گرم نانوکامپوزیت مس-آلومینا با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی. مجله علمی و پژوهشی مکانیک سازه­ها و شاره­ها 62-55 :(2)7.

[16] Neamţu, BV, Chicinaş, HF, Marinca, TF, Isnard, O, Chicinaş, I, Popa, F (2016) Synthesis of amorphous Fe75Si20− xMxB5 (M= Ti, Ta, Zr) via wet mechanical alloying and its structural, thermal and magnetic characterisation. Adv Powder Technol 27(2): 461-470.

[17] Humphreys FJ, Hatherly, M (2012) Recrystallization and related annealing phenomena. Elsevier, New York.

[18] Lapovok R, Tomus D, Muddle BC (2008) Low-temperature compaction of Ti–6al–4v powder using equal channel angular extrusion with back pressure. Mater Sci Eng A 490(1-2): 171-180.

[19] Mizuuchi K, Inoue K, Y Agari Y. Nagaoka T, Sugioka M, Tanaka M, Takeuchi T, Tani J, Kawahara M, Makino Y, Ito M (2012) Processing of Al/SiC composites in continuous solid–liquid co-existent state by SPS and their thermal properties. Compos Part B 43: 2012–2019.

[20] هادی م، کریمی هـ، بیات ا، ایمان ابراهیم زاده ا (1398) تأثیر افزودن پودر آلومیناید آهن نانو ساختار بر خواص مکانیکی کامپوزیت کاربید تنگستن تولید شده به روش سینترینگ پلاسمای جرقه ای. مجله علمی و پژوهشی مکانیک سازه­ها و شاره­ها 233-225 :(2)6.

 [21] Zheng R, Yang H, Liu  T, Ameyama K, Ma C (2014) Microstructure and mechanical properties of aluminum alloy matrix composites reinforced with Fe-based metallic glass particles. Mater Des 53: 512-518.

[22] Song M, Sun C, Chen Y, Shang  Z, Li J, Fan Z, Hartwig KT, Zhang X (2019) Grain refinement mechanisms and strength-hardness correlation of ultra-fine grained grade 91 steel processed by equal channel angular extrusion. Int J Pres Ves Pip 172: 212-219.

[23] Salazar-Guapuriche MA, Zhao YY, Pitman A, Greene A (2006) Correlation of strength with hardness and electrical conductivity for aluminium alloy 7010. In Mater sci forum 519: 853-858.

[24] Tiryakioğlu M, Robinson JS, Salazar-Guapuriche MA, Zhao YY, Eason PD (2015) Hardness–strength relationships in the aluminum alloy 7010. Mater Sci Eng: A 631:196-200.