تأثیر مقدار نانوذرات کاربید سیلیسیم (SiC) بر خواص مکانیکی و رفتار سایشی نانوکامپوزیت آلیاژ آلومینیوم A380 تولید شده به روش متالورژی پودر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهندسی مواد، دانشگاه تبریز، تبریز

چکیده

در این کار تحقیقاتی اثر افزودن نانوذرات کاربید سیلیسیم بر روی سختی و مقاومت به سایش آلیاژ آلومینیوم A380 مورد بررسی قرار گرفت. پودر آلومینیوم A380 و نانوذرات SiC با مقادیر (0، 0/5، 1 و 2 درصد وزنی) در یک دستگاه آسیاب گلوله‌ای سیاره‌ای در اتمسفر آرگون به‌مدت 10 ساعت آسیاب شدند. نسبت وزن گلوله به پودر 1:10 و سرعت چرخش روی 250 دور در دقیقه تعیین شد. پس از فرآیند آسیاب، از پرس گرم برای تولید نمونه‌ها استفاده شد. محصولات از طریق قالب گرافیتی به قطر 15 میلی‌متر همزمان با سرعت گرمایش 10 درجه سانتی‌گراد در دقیقه تا دمای پخت نهایی 520 درجه سانتی‌گراد با زمان نگهداری 30 دقیقه تحت خلأ در فشار 50 مگاپاسکال در دستگاه پرس گرم قرار گرفت. ریز ساختار و سختی نمونه‌های تولید شده با استفاده از میکروسکوپ نوری و دستگاه سختی‌سنجی ویکرز مورد بررسی قرار گرفت. برای تست سایش از روش پین روی دیسک استفاده شد. بهترین سختی نمونه‌ها مربوط به آلیاژ آلومینیوم با 0/5 درصد وزنی نانوذرات SiC بود. نانو کامپوزیت حاوی دو درصد وزنی نانوذرات SiC بیشترین مقاومت به سایش را در مقایسه با سایر نمونه‌های تست شده نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Effect of SiC Nanoparticles’ content on Mechanical Properties and Wear Behavior of A380 Aluminum Alloy Nanocomposite Produced by Powder Metallurgy Method

نویسندگان [English]

  • A. Mohammadi
  • M. Alipour
Department of Materials Engineering, Tabriz University, Tabriz, Iran
چکیده [English]

In this research, the effect of adding SiC nanoparticles on the hardness and wear behavior of A380 aluminum alloy was investigated. A380 aluminum powder and SiC nanoparticles with values of 0, 0.5, 1, and 2 wt.% were ground in a planetary ball mill in argon atmosphere for 10 hours. The weight ratio of ball to powder and the rotation speed was adjusted at 1:10 and 250 rpm, respectively. After the milling process, a hot press was used to produce the samples. The products were produced through a graphite mold with a diameter of 15 mm at a heating rate of 10 °C/min to a final sintering temperature of 520 °C and a holding time of 30 minutes in vacuum under pressure of 50 MPa and were placed in the hot press machine. The microstructure and hardness of the samples were examined using an optical microscope and Vickers hardness tester apparatus, respectively. The wear resistance was evaluated by pin-on-disk method. The greatest hardness of the samples was related to the aluminum alloy containing 0.5 wt.% SiC nanoparticles. AlA380-2 wt.% SiC nanocomposite represented the highest wear resistance compared to the other experimented samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aluminum alloy
  • Hardness
  • Wear
  • Powder metallurgy
  • SiC

مراجع

  1. El-Kady O, Fathy A. Effect of SiC particle size on the physical and mechanical properties of extruded Al matrix nanocomposites. Materials & Design (1980-2015). 2014;54:348-53.
  2. Kim CS, Cho K, Manjili MH, Nezafati M. Mechanical performance of particulate-reinforced Al metal-matrix composites (MMCs) and Al metal-matrix nano-composites (MMNCs). Journal of Materials Science. 2017;52:13319-49.
  3. Meignanamoorthy M, Ravichandran M, Mohanavel V, Afzal A, Sathish T, Alamri S, Khan SA, Saleel CA. 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. 2021 ;14(15):4315.
  4. Kumar J, Singh D, Kalsi NS, Sharma S, Mia M, Singh J, Rahman MA, Khan AM, Rao KV. Investigation on the mechanical, tribological, morphological and machinability behavior of stir-casted Al/SiC/Mo reinforced MMCs. Journal of Materials Research and Technology. 2021 ;12:930-46.
  5. Zeng X, Yu J, Fu D, Zhang H, Teng J. Wear characteristics of hybrid aluminum-matrix composites reinforced with well-dispersed reduced graphene oxide nanosheets and silicon carbide particulates. Vacuum. 2018 1;155:364-75.
  6. Garbiec D, Jurczyk M, Levintant-Zayonts N, Mościcki T. Properties of Al–Al2O3 composites synthesized by spark plasma sintering method. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2015 ;15(4):933-9.
  7. Ye T, Xu Y, Ren J. Effects of SiC particle size on mechanical properties of SiC particle reinforced aluminum metal matrix composite. Materials Science and Engineering: A. 2019 ;753:146-55.
  8. Bodukuri AK, Eswaraiah K, Rajendar K, Sampath V. Fabrication of Al–SiC–B4C metal matrix composite by powder metallurgy technique and evaluating mechanical properties. Perspectives in Science. 2016;8:428-31.
  9. Li G, Xu T, Wang H, Zhao Y, Chen G, Kai X. Microstructure study of hot rolling nanosized in-situ Al2O3 particle reinforced A356 matrix composites. Journal of Alloys and Compounds. 2021;855:157107.
  10. Rahman MH, Al Rashed HM. Characterization of silicon carbide reinforced aluminum matrix composites. Procedia Engineering. 2014;90:103-9.
  11. Kazaz A, Çamurlu HE, Dere MA, Kuyucu KE. Sic (p) reinforced aluminum matrix composites obtained by hot pressing and their mechanical properties. Technologies. Materials.. 2017;11(2):74-6.
  12. Marshall DB, Evans AG. Failure mechanisms in ceramic‐fiber/ceramic‐matrix composites. Journal of the American Ceramic Society. 1985;68(5):225-31.
  13. Moazami-Goudarzi M, Akhlaghi F. 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. 2013;31(3):234-40.
  14. Surya MS, Nilesh TV. Synthesis and mechanical behaviour of (Al/SiC) functionally graded material using powder metallurgy technique. Materials Today: Proceedings. 2019 ;18:3501-6.
  15. Kazaz A, Çamurlu HE, Dere MA, Kuyucu KE. Sic (p) reinforced aluminum matrix composites obtained by hot pressing and their mechanical properties. Technologies. Materials.. 2017;11(2):74-6.
  16. adoun AM, Fathy A, Abu-Oqail A, Elmetwaly HT, Wagih A. Structural, mechanical and tribological properties of Cu–ZrO2/GNPs hybrid nanocomposites. Ceramics International. 2020 ;46(6):7586-94.
  17. Ravindran P, Manisekar K, Narayanasamy P, Selvakumar N, Narayanasamy R. Application of factorial techniques to study the wear of Al hybrid composites with graphite addition. Materials & Design. 2012 ;39:42-54.
  18. Baradeswaran A, Perumal AE. Study on mechanical and wear properties of Al 7075/Al2O3/graphite hybrid composites. Composites Part B: Engineering. 2014 ;56:464-71.
  19. Bonache V, Salvador MD, García JC, Sánchez E, Bannier E. Influence of plasma intensity on wear and erosion resistance of conventional and nanometric WC-Co coatings deposited by APS. Journal of Thermal Spray Technology. 2011 Mar;20:549-59.
  20. Srinivasan M, Loganathan C, Kamaraj M, Nguyen QB, Gupta M, Narayanasamy R. Sliding wear behaviour of AZ31B magnesium alloy and nano-composite. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012 ;22(1):60-5.
  21. Wang HY, Zuo DW, Wang MD, Sun GF, Hong MI, Sun YL. High temperature frictional wear behaviors of nano-particle reinforced NiCoCrAlY cladded coatings. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011 ;21(6):1322-8.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 41، شماره 4
اسفند 1401
صفحه 91-102

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی