بررسي ساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت Al/Y2O3 تقويت شده با نانوذرات Y2O3 توليد شده با فرآيند نورد تجمعي (ARB)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

چكيده كامپوزيت‌ها مواد مهندسي شده‌اي متشكل از دو يا چندين جزء هستند و براي ايجاد تلفيقي از خواص برتر هر يك از اجزاء سازنده‌ي آن ساخته مي‌شوند. كامپوزيت‌هاي زمينه فلزي آلومينيومي (AMMC) به دليل وزن سبك و خواص مكانيكي و فيزيكي مطلوب، استحكام زياد و مقاومت در برابر خوردگي، در ساليان اخير مورد توجه قرار گرفته‌اند. اكسيد ايتريم يك سراميك اكسيدي مي‌باشد كه به دليل خواصي همچون نقطه‌ي ذوب بالا، سختي زياد و مقاومت به سايش، مي‌تواند يك تقويت كننده‌ي مناسب براي فلز آلومينيوم باشد. فرآيند نورد تجمعي (ARB)، يكي از روش‌هاي تغيير شكل پلاستيك شديد (SPD) مي‌باشد كه امكان توليد ورق‌هاي فوق ريز‌‌دانه با استحكام بالا را فراهم مي‌كند. در اين پژوهش، به منظور توليد كامپوزيت Al/Y2O3از فرآيند نورد تجمعي استفاده گرديد. براي ساخت كامپوزيت زمينه فلزي، از ورق آلومينيوم خالص و 89/0درصد حجمي نانو پودر اكسيد ايتريم استفاده شد و فرآيند نورد تجمعي تا 5 پاس تكرار شد. به منظور مطالعه‌ي نحوه‌ي‌ توزيع نانو ذرات تقويت كننده در زمينه‌ي آلومينيومي و وضعيت فصل مشترك، از ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FE-SEM) و همچنين از طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس EDS)) نيز براي تشخيص ذرات Y2O3 در كامپوزيت بهره گرفته شد. به منظور بررسي تغييرات خواص مكانيكي ورق‌هاي آلومينيومي نورد شده، از آزمون‌هاي كشش‌تك محور و سختي سنجي ويكرز استفاده شد. توسط پراش پرتو ايكس (XRD) و رابطه‌ي شرر، اندازه‌ي كريستاليت زمينه‌ي آلومينيوم در آخرين پاس محاسبه شد. مشاهدات ريز‌ ساختاري توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي حاكي از اين بود كه تجمع لايه‌ي Y2O3 در بين ورق‌هاي آلومينيوم با افزايش پاس نورد، به خوشه‌هاي كوچك و ذرات پراكنده در زمينه تبديل شد. نتايج بدست آمده از آزمون كشش پس از 5 پاس بيانگر افزايش استحكام با افزايش چرخه‌هاي ARB بود و به مقدار 187 مگاپاسكال در پاس آخر رسيد كه 4/2 برابر نمونه اوليه (آنيل) مي‌باشد. سختي نانو‌‌كامپوزيتAl/Y2O3 تقريباً همان روند بهبود استحكام را دنبال كرد و با افزايش تعداد پاس، سختي نيز افزايش پيدا كرد و به 5/57 ويكرز در آخرين پاس رسيد. درصد ازدياد طول در اولين پاس با افت زيادي همراه بود و به 5/3% رسيد و پس از آن تا سومين سيكل به آرامي افزايش يافت و سپس كاهش پيدا كرد و در پاس پنجم به 8/3% رسيد. نتايج حاصل از آزمون تفرق پرتو X نشان داد كه ميانگين اندازه‌ي كريستاليت زمينه در پاس پنجم نانو كامپوزيت، 74/52 نانومتر مي‌باشد.

209902

شناسايي و انتخاب مواد

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان

اميرحسين ميثمي