Розвиток механічних і втомних властивостей нанокомпозитів AA6061/AL2O3 при температурі перемішування (ТП)

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.238588

Ключові слова:

алюмінієвий сплав 6061, наночастинки Al2O3, нанокомпозити, температури перемішування, метод лиття з перемішуванням, механічні та втомні властивості

Анотація

Алюміній, як очікується, залишатиметься основним матеріалом для багатьох важливих сфер застосування, таких як літаки та автомобілі. Це обумовлено високою стійкістю до різних умов навколишнього середовища, бажаними і керованими механічними властивостями, а також високою втомною міцністю. Алюмінієві нанокомпозити, такі як AA6061/Al2O3, можуть бути виготовлені багатьма способами за допомогою методу рідкої металургії. Основними проблемами цього методу при виробництві нанокомпозитів є труднощі досягнення рівномірного розподілу армуючих матеріалів і можливі хімічні реакції між армуючим матеріалом і матрицею. Для конструкційних застосувань виключно в аерокосмічній галузі. Зростаюча економічно ефективна технологія масового виробництва нанокомпозитів з суттєвою експлуатаційною та геометричною гнучкістю є важливим завданням. Кожен із способів отримання нанокомпозитів AA6061/Al2O3 може забезпечувати різні механічні властивості. У цьому дослідженні було отримано дев'ять нанокомпозитів при трьох температурах перемішування (800, 850 і 900 °C) з рівнем додавання Al2O3 0, 5, 7 і 9 мас. %. Результати випробувань на розтяг, твердість і втому показали, що найкращими властивостями володіє композит, що містить 9 мас. % Al2O3 при температурі перемішування 850 °C. Також було виявлено, що температура перемішування 850 °C (ТП) з 9 мас. % композиту Al2O3 забезпечує збільшення міцності на розрив, VHN і зниження пластичності на 20 %, 16 % і 36,8 % відповідно в порівнянні з нульовим нано. Крім того, втомна довговічність при рівні напруги 90 МПа збільшилася на 17,4 % в порівнянні з 9 мас. % нанокомпозитом при 800 °C (ТП). Рівномірний розподіл спостерігався для всіх дев'яти мікроструктурних композицій

Спонсор дослідження

  • The authors acknowledge the Iraqi Ministry of Higher Education and Scientific Research for their support of this research.

Біографії авторів

Raad Mohammed Abed, Ministry of Higher Education and Scientific Research

Doctor of Mechanical Engineering

Department of Studies Engineering

Ali Yousuf Khenyab, Al- Salam University

Doctor of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Hussain Jasim M. Alalkawi, University of Technology

Doctor of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Mohanty, P., Mahapatra, R., Padhi, P., Ramana, C. V. V., Mishra, D. K. (2020). Ultrasonic cavitation: An approach to synthesize uniformly dispersed metal matrix nanocomposites – A review. Nano-Structures & Nano-Objects, 23, 100475. doi: https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2020.100475
  2. Singh, L., Singh, B., Saxena, K. K. (2020). Manufacturing techniques for metal matrix composites (MMC): an overview. Advances in Materials and Processing Technologies, 6 (2), 441–457. doi: https://doi.org/10.1080/2374068x.2020.1729603
  3. El-Mahallawi, I., Shash, A., Amer, A. (2015). Nanoreinforced Cast Al-Si Alloys with Al2O3, TiO2 and ZrO2 Nanoparticles. Metals, 5 (2), 802–821. doi: https://doi.org/10.3390/met5020802
  4. Iqbal, A., Nuruzzaman, D. M. (2016). Effect of the reinforcement on the mechanical properties of aluminium matrix composite: A review. International journal of applied Engineering research, 11 (21), 10408–10413.
  5. Alalkawi, H. J. M., Hamdany, A. A., Alasadi, A. A. (2017). Influence of Nanoreinforced Particles (Al2O3) on Fatigue Life and Strength of Aluminium Based Metal Matrix Composite. Al-Khwarizmi Engineering Journal, 13 (3), 91–99. doi: https://doi.org/10.22153/kej.2017.03.005
  6. Liu, Z., Mao, W., Zhao, Z. (2006). Effect of pouring temperature on semi-solid slurry of A356 Al alloy prepared by weak electromagnetic stirring. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 16 (1), 71–76. doi: https://doi.org/10.1016/s1003-6326(06)60013-7
  7. Haque, S., Ansari, A. H., Bharti, P. K. (2014). Effect Of Pouring Temperature And Stirring Speed On Mechanical, Microstructure And Machining Properties Of Al6061-Cu Reinforced Sicp Metal Matrix Composites. International Journal of Research in Engineering and Technology, 03 (10), 104–109. doi: https://doi.org/10.15623/ijret.2014.0322022
  8. Haque, S., Ansari, A. H., Bharti, P. K. (2016). Experimental Evaluation of Process Parameters Effect on Mechanical and Machining Properties of Al6061–Cu–SiCp-Reinforced Metal Matrix Composite. Arabian Journal for Science and Engineering, 41 (11), 4303–4311. doi: https://doi.org/10.1007/s13369-016-2094-6
  9. Rajesh, N., Yohan, M. (2016). Recent Studies In Aluminium Metal Matrix Nano Composites (AMMNCs) – A Review. International Journal of Mechanical Engineering and Technology, 7 (6), 618–623.
  10. Majdi, H. S., Habeeb, L. J. (2020). Utilizing the Characteristics of Graphene Nano-Platelets to Improve the Cross-Linking Density of a Rubber Nano-Composite. Journal of Nanostructures, 10 (4), 723–735.
  11. Al-Wajidi, W., Deiab, I., Defersha, F. M., Elsayed, A. (2018). Effect of MQL on the microstructure and strength of friction stir welded 6061 Al alloy. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 101 (1-4), 901–912. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-018-2957-y
  12. Al Alkawi, H. J., Owaidand, A., Kadhim, B. (2018). Characterization of AA 6061–Alloy Composites Reinforced by Al2O3 Nano Particles Obtained by Stir Casting. Engineering and Technology Journal, 36 (7A). doi: https://doi.org/10.30684/etj.36.7a.12
  13. Al-Salihi, H. A., Mahmood, A. A., Alalkawi, H. J. (2019). Mechanical and wear behavior of AA7075 aluminum matrix composites reinforced by Al2O3 nanoparticles. Nanocomposites, 5 (3), 67–73. doi: https://doi.org/10.1080/20550324.2019.1637576
  14. Jiang, J., Xiao, G., Che, C., Wang, Y. (2018). Microstructure, Mechanical Properties and Wear Behavior of the Rheoformed 2024 Aluminum Matrix Composite Component Reinforced by Al2O3 Nanoparticles. Metals, 8 (6), 460. doi: https://doi.org/10.3390/met8060460
  15. Zhang, Z., Li, Z., Tan, Z., Zhao, H., Fan, G., Xu, Y. et. al. (2021). Bioinspired hierarchical Al2O3/Al laminated composite fabricated by flake powder metallurgy. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 140, 106187. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2020.106187
  16. Su, H., Gao, W., Feng, Z., Lu, Z. (2012). Processing, microstructure and tensile properties of nano-sized Al2O3 particle reinforced aluminum matrix composites. Materials & Design (1980-2015), 36, 590–596. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.11.064
  17. Kant, S., Verma, A. S. (2017). Stir casting process in particulate aluminium metal matrix composite: a review. International Journal of Mechanics and Solids, 12 (1), 61–69.
  18. Alalkawi, H. J. M., Mohammed, A. M., Majid, R. H. (2019). Influence of Stirring Speed on Mechanical Properties for Cast Nano-Particulate AA7075-Al2O3 Composites. Al-Nahrain Journal for Engineering Sciences, 22 (2), 109–116. doi: https://doi.org/10.29194/njes.22020109
  19. Al-Jaafari, M. A. A. (2021). Study the effects of different size of Al2O3 nanoparticles on 6066AA and 7005AA composites on mechanical properties. Materials Today: Proceedings, 42, 2909–2913. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.747
  20. Bharath, V., Nagaral, M., Auradi, V., Kori, S. (2014). Preparation of 6061Al-Al2O3 MMC's by stir casting and evaluation of mechanical and wear properties. Procedia Materials Science, 6, 1658–1667. doi: https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.07.151
  21. Sajjadi, S. A., Ezatpour, H. R., Beygi, H. (2011). Microstructure and mechanical properties of Al–Al2O3 micro and nano composites fabricated by stir casting. Materials Science and Engineering: A, 528 (29-30), 8765–8771. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.08.052
  22. Kandpal, B. C., Kumar, J., Singh, H. (2017). Fabrication and characterisation of Al2O3/aluminium alloy 6061 composites fabricated by Stir casting. Materials Today: Proceedings, 4 (2), 2783–2792. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.02.157

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-26

Як цитувати

Abed, R. M., Khenyab, A. Y., & Alalkawi, H. J. M. (2021). Розвиток механічних і втомних властивостей нанокомпозитів AA6061/AL2O3 при температурі перемішування (ТП). Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(12(112), 47–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.238588

Номер

Том 4 № 12(112) (2021): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Raad Mohammed Abed, Ali Yousuf Khenyab, Hussain Jasim M. Alalkawi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.