بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های زمینه آلومینیومی تقویت شده با نانو ذرات رس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه میبد، میبد، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

3 فارغ التحصیل دکتری، شرکت تعاونی نانوآلیاژ کویر یزد، یزد، ایران

4 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

کامپوزیت ماتریس آلومینیوم  به دلیل بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی کاربردهای زیادی در صنایع نظامی و هوافضا دارد. در این تحقیق نانوکامپوزیت‌های زمینه آلومینیوم "A357" تقویت شده با نانو ذرات رس با درصدهای وزنی 5/0 ، 1 و 5/1 در شرایط مختلف نظیر سرعت های متفاوت سرد شدن مذاب و حالت آلیاژ با استفاده از روش ریخته‌گری گردابی اصلاح‌شده، ساخته شده اند. با انجام آزمایشات متعدد خواص مکانیکی آنها نظیر مدول یانگ، استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی، سختی، تغییر طول در هنگام تسلیم، تغییر طول در هنگام شکست، چقرمگی شکست و کارسختی تعیین و ارزیابی شده است. نتایج نشان داد که با افزودن نانو ذرات رس به آلومینیوم A357، خواص مکانیکی نانوکامپوزیت به وجود آمده به مراتب بهتر از آلیاژ پایه است. از میان نانوکامپوزیت‌های ساخته شده تحت شرایط مختلف بهترین خواص مکانیکی متعلق به نانوکامپوزیت تقویت‌شده با ذرات نانو رس با درصد وزنی  1 می‌باشد. درمقایسه با آلیاژ پایه، تنش تسلیم این نانوکامپوزیت 42 درصد بهبود داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • Casati R. and Vedani M., Metal Matrix Composites Reinforced by Nano-Particles—A Review, Metals (Basel), Vol. 4, No. 1, pp. 65–83, 2014.
  • Bakshi S. R., Lahiri D. and Agarwal A., Carbon nanotube reinforced metal matrix composites - a review, International Materials Reviews, Vol. 55, No. 1, pp. 41–64, 2010.
  • Sekunowo O. I., Durowaye S. I. and Lawal G. I., An Overview of Nano-Particles Effect on Mechanical Properties of Composites, International Journal of Animal and Veterinary Sciences, Vol. 9, No. 1, pp. 1–7, 2015.
  • Rajabi M., Khodai M. M. and Askari N., Microwave-Assisted Sintering of Al – ZrO 2 Nano-Composites, Journal of Materials Science: Materials in Electronics. Vol. 25, pp. 4577–4584, 2014.
  • De Cicco M., Konishi H., Cao G., Choi H. S., Turng L.-S., Perepezko J. H., Kou S., Lakes R. and Li X., Strong, Ductile Magnesium-Zinc Nanocomposites, Mater. Trans. A, Vol. 40, No. 12, pp. 3038–3045, 2009.
  • Cao G., Konishi H., and Li X., Recent developments on ultrasonic cavitation based solidification processlng of bulk magnesium nanocomposites, J. Met. Vol. 2, No. 1, pp. 57–65, 2008.
  • Mazahery A., Abdizadeh H. and Baharvandi H. R., Development of high-performance A356/nano-Al2O3 composites, Sci. Eng. A. Vol. 518, No. (1–2), pp. 61–64, 2009.
  • Habibnejad-Korayem M., Mahmudi R., Ghasemi H. M. and Poole W. J., Tribological behavior of pure Mg and AZ31 magnesium alloy strengthened by Al2O3 nano-particles Wear, Vol. 268, No. (2–3), pp. 405–412, 2010.
  • Habibnejad-Korayem M., Mahmudi R. and Poole W. J., Enhanced properties of Mg-based nano-composites reinforced with Al2O3 nano-particles, Sci. Eng. A. Vol. 519, No. (1–2), pp. 198–203, 2009.
  • Borgonovo C., Apelian D. and Makhlouf M. M., Aluminum nanocomposites for elevated temperature applications, Jom. Vol. 63, No. 2, pp. 57–64, 2011.
  • Lee-Desautels R., Theory of van der Waals Froces as Applied to Particulate Materials, Eng. Vol. 27, No. 1–8, 2005.
  • Haritsa H., Akira M. W. and Zulfia A., The Role of Al2O3 Particles on Mechanical Properties and Microstructure of Aluminum A356 Composites Produced by Stir Casting Method, Materials Science Forum. Vol. 1000, pp. 185-192, 2020.
  • Hadad M. j., Babazade A. and Safarabadi M., Investigation and comparison of the effect of graphene nanoplates and carbon nanotubes on the improvement of mechanical properties in the stir casting process of aluminum matrix nanocomposites, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. Vol. 109, pp. 2535–2547, 2020.
  • Prakash B., Manimaran M., Investigations on mechanical properties of Al6061-SiC nanocomposites fabricated via stir casting process, Materials Today: Proceedings, Vol. 39, pp. 22–25, 2021.
  • Lakshmanan P., Amith S. C., Investigation of tribological properties of Al-Mg-Si/SiCp nanocomposites prepared by ultrasonic assisted casting method, Materials Today: Proceedings, 27, No. 2, pp. 1435-1442, 2020.
  • Gholipour V.,·Shamanian M., Ashraf A., Maleki A., Development of Aluminium‑Nanoclay Composite by Using Powder Metallurgy and Hot Extrusion Process, Metals and Materials International 27, pp. 3681–3694, 2021.
  • Zhang Z., Chen D., Consideration of Orowan strengthening effect in particulate-reinforced metal matrix nanocomposites: A model for predicting their yield strength. Mater. Vol. 54, No. 7, pp. 1321–1326, 2006.

Sánchez Pérez J. A., Rodríguez Porcel E. M., Casas López J. L., Fernández Sevilla J. M., Chisti Y., Shear rate in stirred tank and bubble column bioreactors, Chem. Eng. J. Vol. 124, No. (1–3),  pp. 1–5, 2006.