Поліпшення зносостійкості та теплопровідності алюмінієвої матриці композитного армованого AL2O3/SiCw/Mg порошку

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.308704

Ключові слова:

алюмінієвий гібридний композит, гібрид порошкової металургії Al2O3, SiCw/Mg, теплопровідність, зносостійкість

Анотація

Технологічний прогрес вимагає розробки матеріалів, які мають особливі характеристики, такі як висока міцність, жорсткість, мала вага та хороша теплопровідність за низькою ціною. Розробка гібридних метало-матричних композитів є найважливішою галуззю передової технології матеріалознавства.

Це дослідження визначає алюмінієві матричні композити (AMC), зміцнені оксидом алюмінію (Al2O3), карбідом кремнію (SiCw) і додаванням магнію (Mg). Матриця виготовлена з порошку чистого алюмінію на 90 %, а комерційно доступні армуючі матеріали включають Al2O3, SiCw і Mg. Цілі включають зміну фракції армування та матриці, температуру та час витримки спікання. Вибір процесу виготовлення зразка з використанням порошкової технології з подальшим процесом спікання при різних температурах, а саме 350, 450 і 550 °C з варіаціями часу витримки 1, 2 і 3 години. Метою даного дослідження було визначення впливу варіацій частки армування та обробки спіканням на властивості зносостійкості, твердості та теплопровідності алюмінієвих матричних композитів.

Результати показали, що співвідношення складу арматури та алюмінію під час спікання суттєво вплинуло на механічні властивості. Зносостійкість матеріалу демонструє відмінні показники, а саме зносостійкість 0,000065 г/с, твердість 45,234 VHN і теплопровідність 184,855 Вт/м °C, при композиції армуючого складу 10 % Al2O3, 10 % SiCw і 20 % Mg і температурою спікання 550 °C. Це вказує на те, що алюмінієвий матричний композит, посилений Al2O3/(SiCw/Mg), здатний витримувати навантаження тертя завдяки низькій швидкості зношування, хорошій твердості та хорошій теплопровідності. Цей матеріал дуже підходить для використання як трибологічний матеріал, гальмівний елемент, особливо гальмівний барабан

Біографії авторів

I. K. G. Sugita, Udayana University

Doctor of material, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering

K. Suarsna, Udayana University

Professor

Department of Mechanical Engineering

N. P. G. Suardana, Udayana University

Professor

Department of Mechanical Engineering

Rudi Sunoko, Brawijaya University

Professor

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Gu, H., Liu, C., Zhu, J., Gu, J., Wujcik, E. K., Shao, L. et al. (2017). Introducing advanced composites and hybrid materials. Advanced Composites and Hybrid Materials, 1 (1), 1–5. https://doi.org/10.1007/s42114-017-0017-y
  2. Jayakrishnan, S., Ragul, G. (2016). Effect of Mechanical Properties of Composite Material Under The Influence of Different Commercial Oils. IJIRT, 2 (8), 60–66. Available at: https://www.researchgate.net/publication/323135098_EFFECT_OF_MECHANICAL_PROPERTIES_OF_COMPOSITE_MATERIAL_UNDER_THE_INFLUENCE_OF_DIFFERENT_COMMERCIAL_OILS
  3. Koli, D. K., Agnihotri, G., Purohit, R. (2015). Advanced Aluminium Matrix Composites: The Critical Need of Automotive and Aerospace Engineering Fields. Materials Today: Proceedings, 2 (4-5), 3032–3041. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2015.07.290
  4. Chintada, S., Dora, S. P., Kare, D. (2021). Mechanical Behavior and Metallographic Characterization of Microwave Sintered Al/SiC Composite Materials – an Experimental Approach. Silicon, 14 (12), 7341–7352. https://doi.org/10.1007/s12633-021-01409-5
  5. Kanth, U. R., Rao, P. S., Krishna, M. G. (2019). Mechanical behaviour of fly ash/SiC particles reinforced Al-Zn alloy-based metal matrix composites fabricated by stir casting method. Journal of Materials Research and Technology, 8 (1), 737–744. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.06.003
  6. Bharathi, P., Kumar, T. S. (2023). Mechanical Characteristics and Wear Behaviour of Al/SiC and Al/SiC/B4C Hybrid Metal Matrix Composites Fabricated Through Powder Metallurgy Route. Silicon, 15 (10), 4259–4275. https://doi.org/10.1007/s12633-023-02347-0
  7. Sarvani, R. K., Mohinoddin, M., Ramakrishna, L. S. (2024). Characterization and Mechanical Testing of Hybrid Metal Composites of Aluminium Alloy (A356/LM25) Reinforced by Micro-Sized Ceramic Particles. Journal of The Institution of Engineers (India): Series C, 105 (3), 457–470. https://doi.org/10.1007/s40032-024-01064-w
  8. Vencl, A., Bobic, I., Arostegui, S., Bobic, B., Marinković, A., Babić, M. (2010). Structural, mechanical and tribological properties of A356 aluminium alloy reinforced with Al2O3, SiC and SiC+graphite particles. Journal of Alloys and Compounds, 506 (2), 631–639. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.07.028
  9. Chechi, P., Maurya, S. K., Prasad, R., Manna, A. (2023). Influence on Microstructural and Mechanical Properties of Al2O3/Graphite/Flyash-Reinforced Hybrid Composite Using Scrap Aluminum Alloy. International Journal of Metalcasting, 18 (2), 975–986. https://doi.org/10.1007/s40962-023-01069-8
  10. Srivastava, S., Sarangi, S. K., Singh, S. P. (2024). Water Absorptivity and Porosity Investigation of Nano Bio-silica, Hemp, and Bamboo Fibre-reinforced Chitosan Bio-composite Material. Silicon, 16 (11), 4723–4728. https://doi.org/10.1007/s12633-024-03027-3
  11. Standard Test Method for Thermal Conductivity of Solids by Means of the Guarded-Comparative-Longitudinal Heat Flow Technique. ASTM International.
  12. Agus Suryawan, I. G. P., Suardana, N. P. G., Winaya, I. N. S., Suyasa, I. W. B. (2020). A study on correlation between hardness and thermal conductivity of polymer composites reinforced with stinging nettle fiber. International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET), 11 (1). https://doi.org/10.34218/ijciet.11.1.2020.010
  13. Vishwakarma, R. K., Pal, S. K., Chakladar, N. D. (2024). Effect of Carbon Fibre Reinforcement on an Aluminium Metal Matrix Composite Joint Through Upward Friction Stir Processing. Metals and Materials International. https://doi.org/10.1007/s12540-024-01690-0
  14. Chakrapani, P., Suryakumari, T. S. A. (2021). Mechanical properties of aluminium metal matrix composites-A review. Materials Today: Proceedings, 45, 5960–5964. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.247
  15. Surappa, M. K., Prasad, S. V., Rohatgi, P. K. (1982). Wear and abrasion of cast Al-Alumina particle composites. Wear, 77 (3), 295–302. https://doi.org/10.1016/0043-1648(82)90055-2
  16. Manohar, G., Pandey, K. M., Maity, S. R. (2022). Effect of Variations in Microwave Processing Temperatures on Microstructural and Mechanical Properties of AA7075/SiC/Graphite Hybrid Composite Fabricated by Powder Metallurgy Techniques. Silicon, 14 (13), 7831–7847. https://doi.org/10.1007/s12633-021-01554-x
  17. Siddesh Kumar, N. M. (2022). Effect on wear property of aluminium metal matrix composite reinforced with different solid lubricants: a review. International Journal of System Assurance Engineering and Management, 14 (S4), 909–917. https://doi.org/10.1007/s13198-022-01654-w
  18. Mazahery, A., Abdizadeh, H., Baharvandi, H. R. (2009). Development of high-performance A356/nano-Al2O3 composites. Materials Science and Engineering: A, 518 (1-2), 61–64. https://doi.org/10.1016/j.msea.2009.04.014
  19. Xue, C., Yu, J. K., Zhu, X. M. (2011). Thermal properties of diamond/SiC/Al composites with high volume fractions. Materials & Design, 32 (8-9), 4225–4229. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.04.032
  20. Ashwath, P., Xavior, M. A. (2016). Processing methods and property evaluation of Al2O3 and SiC reinforced metal matrix composites based on aluminium 2xxx alloys. Journal of Materials Research, 31 (9), 1201–1219. https://doi.org/10.1557/jmr.2016.131
  21. Suarsana, K., Soenoko, R. (2015). Hardness, Density and Porosity of Al/(SiCw+Al2O3p) Composite by Powder Metallurgy Process without and with Sintering. Applied Mechanics and Materials, 776, 246–252. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.776.246
  22. Chak, V., Chattopadhyay, H., Dora, T. L. (2020). A review on fabrication methods, reinforcements and mechanical properties of aluminum matrix composites. Journal of Manufacturing Processes, 56, 1059–1074. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.05.042
  23. Singh, N. K., Sethuraman, B. (2023). Development and Characterization of Aluminium AA7075 Hybrid Composite Foams (AHCFs) Using SiC and TiB2 Reinforcement. International Journal of Metalcasting, 18 (1), 212–227. https://doi.org/10.1007/s40962-023-01009-6
  24. Corrochano, J., Cerecedo, C., Valcárcel, V., Lieblich, M., Guitián, F. (2008). Whiskers of Al2O3 as reinforcement of a powder metallurgical 6061 aluminium matrix composite. Materials Letters, 62 (1), 103–105. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2007.04.080
  25. Lakra, S., Bandyopadhyay, T. K., Das, S., Das, K. (2021). Thermal conductivity of in-situ dual matrix aluminum composites with segregated morphology. Materials Research Bulletin, 144, 111515. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2021.111515
Поліпшення зносостійкості та теплопровідності алюмінієвої матриці композитного армованого AL2O3/SiCw/Mg порошку

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-30

Як цитувати

Sugita, I. K. G., Suarsna, K., Suardana, N. P. G., & Sunoko, R. (2024). Поліпшення зносостійкості та теплопровідності алюмінієвої матриці композитного армованого AL2O3/SiCw/Mg порошку. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(12 (130), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.308704

Номер

Том 4 № 12 (130) (2024): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 I. K. G. Sugita, K. Suarsna, N. P. G. Suardana, Rudi Sunoko

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.