ساختار کامپوزیت تقویت شده آلیاژ آلومینیوم 1100 با نانوذرات ZrO2 از طریق اتصال نورد تجمعی و ارزیابی خواص مکانیکی
17,800 تومانشناسه فایل: 6474
چکیده
در این بررسی، کامپوزیتهای ماتریس فلزی آلومینیوم تقویت شده با نانوذرات ZrO2 (دی‌اکسید زیرکونیوم) در کسر حجمی 0.5، 0.75 و 1 درصد از طریق فرایند (ARB) اتصال نورد تجمعی ساخته می شود. نتایج بدست آمده از ریزساختار نشان دهنده ی توزیع ذره ZrO2 عالی در ماتریس آلومینیوم پس از 10 سیکل از فرایند ARB است. همچنین نتایج انکسار اشعه ایکس نشان میدهد که کامپوزیت نانوذرات Al/ZrO2 با متوسط اندازه کریستالیته [اندازه دانه] از 48.6 نانومتر بطور موفقیت آمیزی پس از 10 سیکل از فرایند ARB به دست می آید. تستهای کشش در نوارهای ARBed انجام میشوند. استحکام کششی 2.15 بار بیشتر از مقدار اولیه افزایش مییابد. کشیدگی به طور ناگهانی در سیکل نخست رها می شود، و پس از آن کمی افزایش می یابد. مشاهدات تصاویر SEM از سطح شکستگی نشان می دهد که پس از 10 سیکل از فرایند ARB شکست تقریبا حالت شکست را با منافذ ریز و کشیده شده برش می دهد.
مقدمه مقاله
(SPD) تغییر شکل شدید پلاستیک به عنوان روش موثری در تولید فرا ریز دانه ای شده حجمی (زیر میکرون دانه اندازه 100 نانومتر 1>d>میکرومتر) یا مواد (~<100nm) نانوذرات در نظر گرفته میشود [1، 2]. تا به امروز، روشهای SPD مانند، (ECAP) فشار دادن برابر در شبکه زاویه دار [3]، (HPT) پیچ خوردگی فشار بالا [4]، (ST) فشار دادن پیچ خوردگی [5]، (CEC) فشرده سازی اکستروژن سیکل [6] و (ARB) اتصال نورد تجمعی توسعه یافته است [7-14]. فرایند ARB یکی از روشهای SPD ارائه شده توسط ساتیو و همکاران [1] به منظور دستیابی به فشار فوقالعاده بالا در مواد فلزی بدون تغییر بعد نمونه است.
تکنیک اتصال نورد بطور گسترده استفاده میشود تا (MMC) کامپوزیت ماتریس فلزی را به دلیل کارآمدی و مقرون به صرفه بودن تولید کند. افزایش تقویت سرامیک همچون کاربیدها و اکسیدها برای شکل دهی MMCها خواصی مانند ماژولهای الاستیک، استحکام، مقاومت اصطکاکی، و دوام دما بالا را افزایش میدهد [15]. MMCها بطور گسترده ای در قطعات بخشهای مختلف تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند [16].
با توجه به توسعه سریع در صنایع الکترونیک، تفاضلی بزرگ و بی سابقه ای برای مواد با قابلیت رسانائی بالا، استحکام بالا وجود دارد [17]. در حال حاضر، بسیاری از انواع کامپوزیتها از طریق اتصال نورد، از جمله Al/SiC [18]، Al/Al2O3 [19]، Al/B4C [20]، Al/TiO2 [21]، Al/Wp [22] و Al/CNT [23] تولید میشود. از سوی دیگر، دی‌اکسید زیرکونیوم (ZrO2) توجهات قابل ملاحظه ای را بخود به دلیل کاربردهای عملی متنوع در فناوری سوخت-سلول، به عنوان یک کاتالیزور یا پشتیبانی کاتالیزور، حسگر اکسیژن، دستگاههای نانوذرات، پوشش سد حرارتی، بیومواد سرامیک جلب کرده است. نانوذرات ZrO2 در حال حاضر علاقمندی قابل توجه در مهیاسازی مواد پیزوالکتریک، الکترو اپتیک، دی الکتریک، و مواد نانو کامپوزیت دارد [24، 25]. هدف از این مطالعه تولید کامپوزیتهای ماتریس فلزی بسیار یکنواخت و استحکام بالای ترکیب شده با محتویات مختلف از نانوذرات ZrO2 (Al/ZrO2) توسط فرایند ARB است.
ABSTRACT Evaluation of Mechanical Properties and Structure of Al-1100 Composite Reinforced with ZrO2 Nanoparticles via Accumulative Roll-Bonding
In this study, aluminum metal matrix composites reinforced with ZrO2 (Zirconium dioxide) nano-particles in volume fraction of 0.5, 0.75 and 1 % were manufactured through accumulative roll bonding (ARB) process. The results of composite microstructure indicated excellent ZrO2 particle distribution in the Al matrix after 10 cycles of ARB process. The X-ray diffraction results also showed that nanostructured Al/ZrO2 nanoparticles composite with the average crystallite size of 48.6 nm was successfully achieved after 10 cycles of ARB process. The tensile tests were conducted on the ARBed strips. The tensile strength increased 2.15 times more than the initial value. The elongation dropped abruptly at the first cycle, and then increased slightly. The SEM images observations from the fracture surface showed that after 10 cycles of ARB process the fracture was almost shear fracture mode with fine and stretched pores.
Introduction
Severe plastic deformation (SPD) is considered as an effective method in the production of bulk ultra-fine grained (submicron-grain sized 100 nm< d < 1 lm) or nanostructure (~<100 nm) metals [1, 2]. To date, SPD techniques such as, equal channel angular pressing (ECAP) [3], high pressure torsion (HPT) [4], torsion straining (TS) [5], cyclic extrusion compression (CEC) [6] and accumulative roll bonding (ARB) have been developed [7–14]. The ARB process is one of the SPD methods proposed by Saito et al. [1] to achieve ultra-high strain in metallic materials without changing the specimen dimension. The roll bonding technique has been extensively used to fabricate metal matrix composite (MMC) because of its cost effectiveness and efficiency. The addition of ceramic reinforcements such as carbides and oxides to form MMCs enhances the properties such as elastic modulus, strength, wear resistance, and hightemperature durability [15]. MMCs are broadly used in components of various pieces of industrial equipment [16]. According to the fast developments in electronic industries, there is a great, unprecedented demand for high-strength, high conductivity materials [17]. At present, many types of composites are fabricated via roll bonding, including Al/SiC [18], Al/Al2O3 [19], Al/B4C [20], Al/TiO2 [21], Al/WP [22] and Al/CNT [23]. On the other hand, Zirconium oxide (ZrO2) has attracted considerable attention because of its diverse practical applications in fuel-cell technology, as a catalyst or catalyst support, oxygen sensor, nanoelectronic devices, thermal–barrier coating, ceramic biomaterial. The ZrO2 nano particles are currently of significant interest in preparing piezoelectric, electro optic, dielectric, and nanocomposite materials [24, 25]. The aim of this study is to produce the high-strength and highly-uniform metal matrix composites reinforced with different content of ZrO2 nanoparticles (Al/ZrO2) by the ARB process.
- مقاله درمورد ساختار کامپوزیت تقویت شده آلیاژ آلومینیوم 1100 با نانوذرات ZrO2 از طریق اتصال نورد تجمعی و ارزیابی خواص مکانیکی
- ساختار کامپوزیت تقویت شده آلیاژ آلومینیوم 1100 با نانوذرات دی‌اکسید زیرکونیوم
- تولید کامپوزیتهای ماتریس فلزی یکنواخت و مستحکم ترکیب شده با از نانوذرات Al/ZrO2 توسط فرایند ARB
- پروژه دانشجویی ساختار کامپوزیت تقویت شده آلیاژ آلومینیوم 1100 با نانوذرات ZrO2 از طریق اتصال نورد تجمعی و ارزیابی خواص مکانیکی
- ساختار کامپوزیت آلیاژ الومینیوم ۱۱۰۰ با نانوذرات ZrO2
- پایان نامه در مورد ساختار کامپوزیت تقویت شده آلیاژ آلومینیوم 1100 با نانوذرات ZrO2 از طریق اتصال نورد تجمعی و ارزیابی خواص مکانیکی
- تحقیق درباره ساختار کامپوزیت تقویت شده آلیاژ آلومینیوم 1100 با نانوذرات ZrO2 از طریق اتصال نورد تجمعی و ارزیابی خواص مکانیکی
- مقاله دانشجویی ساختار کامپوزیت تقویت شده آلیاژ آلومینیوم 1100 با نانوذرات ZrO2 از طریق اتصال نورد تجمعی و ارزیابی خواص مکانیکی
- ساختار کامپوزیت تقویت شده آلیاژ آلومینیوم 1100 با نانوذرات ZrO2 از طریق اتصال نورد تجمعی و ارزیابی خواص مکانیکی در قالب پايان‌نامه
- پروپوزال در مورد ساختار کامپوزیت تقویت شده آلیاژ آلومینیوم 1100 با نانوذرات ZrO2 از طریق اتصال نورد تجمعی و ارزیابی خواص مکانیکی
- گزارش سمینار در مورد ساختار کامپوزیت تقویت شده آلیاژ آلومینیوم 1100 با نانوذرات ZrO2 از طریق اتصال نورد تجمعی و ارزیابی خواص مکانیکی
- گزارش کارورزی درباره ساختار کامپوزیت تقویت شده آلیاژ آلومینیوم 1100 با نانوذرات ZrO2 از طریق اتصال نورد تجمعی و ارزیابی خواص مکانیکی