بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي نانوكامپوزيت A356/Al2O3

كارشناسي ارشد

در اين تحقيق تاثير درصدهاي مختلف نانوذرات تقويت¬كننده¬ي آلومينا در زمينه¬ي آلياژ A356 بر روي خواص مكانيكي از جمله سختي، استحكام فشاري، تخلخل و سايش بررسي شد. نانوذرات از طريق گاز خنثي در دماي نيمه¬جامد به مذاب آلياژ A356 اضافه شد. براي بررسي ريزساختار از ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني استفاده شد. بررسي¬هاي ريزساختاري نانوكامپوزيت ساخته شده، توزيع يكنواخت و مناسب نانوذرات در زمينه و همچنين ريزدانه شدن ريزساختار را نشان داد. به¬منظور بررسي سختي نمونه¬ها دستگاه سختي¬سنجي برينل به كار گرفته شد. نتايج سختي نشان داد كه سختي نانوكامپوزيت با افزايش درصد وزني نانو ذرات افزايش يافته است. از روش ارشميدس نيز بمنظور بررسي تخلخل نمونه¬ها استفاده شد. با انجام آزمون فشار نيز مشخص شد كه با افزودن نانوذرات، استحكام فشاري نسبت به آلياژ تقويت¬¬نشده افزايش يافته است. بمنظور انجام آزمون سايش، يكي از نمونه¬ها كه داراي خواص بهينه بود انتخاب شد. نتايج نشان داد با افزودن نانوذرات آلومينا به زمينه¬ي A356 خواص سايشي بهبود يافته است.در اين تحقيق تأثير 1، 5/1 و 2 درصد وزني نانوذرات تقويت-كننده¬ي آلومينا، با اندازه¬ي¬ متوسط nm40، بر نحوه¬ي توزيع اين ذرات در زمينه¬ي آلياژ 356A و خواص مكانيكي آن بررسي شد. ذرات آلومينا از طريق گاز خنثي و يك هم¬زن مكانيكي به مذاب آلياژ 356A اضافه شدند و سپس تأثير آن¬ها بر ريزساختار، تخلخل، سختي، استحكام فشاري و خواص سايشي مورد مطالعه قرار گرفت. براي بررسي ريزساختار، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) و ميكروسكوپ نوري) (OM به كار گرفته شد. بررسي¬هاي ريزساختاري نانوكامپوزيت ساخته شده، نشان داد كه ورود نانوذرات به زمينه¬ي 356A موفق بوده و توزيع يكنواخت آن¬ها در زمينه حاصل شده است. همچنين افزودن نانوذرات آلومينا به زمينه¬ي 356A، منجر به ظريف شدن ريزساختار شد. طبق نتايج به¬دست آمده، سختي آلياژ زمينه¬ي 356A با افزودن نانوذرات تقويت¬كننده از مقدار 54 برينل به 73 برينل افزايش يافت. روش ارشميدس به¬منظور بررسي تخلخل نمونه¬ها به كار گرفته شد. با افزايش درصد وزني نانوذرات، تخلخل روند افزايشي داشت و از مقدار %3/1 به %2/3 افزايش يافت. نتايج به¬دست آمده از آزمون فشار، حاكي از آن است كه با افزودن نانوذرات، استحكام فشاري نسبت به آلياژ تقويت¬¬نشده افزايش يافته است. به¬منظور انجام آزمون سايش، نمونه¬¬اي كه داراي توزيع يكنواخت¬تر نانوذرات در زمينه و خواص بهينه بود انتخاب شد. نتايج نشان داد با افزودن نانوذرات آلومينا به زمينه¬ي 356A خواص سايشي بهبود يافته است. بر اساس نتايج به¬دست آمده، مكانيزم غالب در نمونه¬هاي كامپوزيتي و نمونه¬ي تقويت نشده سايش ورقه¬اي بود. اما سهم مكانيزم سايش چسبان در خصوص آلياژ زمينه بيشتر و در خصوص نمونه¬ي كامپوزيتي قابل صرف نظر بود.

190312

دانشگاه علم و صنعت ايران

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دكتر حسن ثقفيان