بررسی رفتار سایشی و مکانیکی نانوکامپوزیت هیبریدی آلومینیوم A380 تقویت شده با نانوصفحات گرافن و نانوذرات SiC

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی مواد- دانشکده مکانیک-دانشگاه تبریز- تبریز-ایران

چکیده

هدف از این تحقیق بررسی ریزساختار و رفتار سایشی نانوکامپوزیت آلیاژ آلومینیوم AlA380 تقویت شده با نانوصفحات گرافن (GNPs) و نانوذرات SiC تولید شده به روش آسیاب گلوله‌ای و کوره تف جوشی پلاسمای جرقه‌ای (SPS) است. درصد نانوذرات SiC ثابت و درصد نانوصفحات گرافن متغییر در نظر گرفته شد. نانوصفحات گرافن با درصدهای 0.25، 0.5، 0.75 و 1 درصد وزنی و نانوذرات SiC در 0.5 درصد وزنی به نانوکامپوزیت اضافه شدند. وجود GNP های پراکنده با سطح ویژه بالا به طور قابل توجهی استحکام و سختی کامپوزیت ها را افزایش می دهد. مطالعات ریزساختاری آلیاژ نشان داد که افزودن GNPs تا 0.5 درصد وزنی اندازه دانه را کاهش می‌دهد، اما افزودن مقدار GNP بیشتر (1 درصد وزنی GNPs) اندازه دانه را به‌طور قابل‌توجهی تغییر نمی‌دهد. در مقادیر بالاتر GNP، وجود آگلومره گرافن در مرزهای دانه‌ها مسیر مطلوبی برای رشد ترک است. مقدار بهینه نانوصفحات 0.5 درصد وزنی بدست آمد. مقاومت در برابر سایش نانوکامپوزیت های تولید شده نسبت به نمونه پایه بیشتر بوده و کاهش وزن نمونه پایه نسبت به نمونه بهینه 3 برابر می باشد. ضریب اصطکاک به دلیل ماهیت خود روان کننده گرافن برای نمونه پایه و نانوکامپوزیت حاوی 0.5 درصد وزنی گرافن به ترتیب برابر است با 0.689 و 0.455 که نشان دهنده کاهش ضریب اصطکاک می باشد. همچنین سختی نمونه ها از 105 ویکرز برای نمونه پایه به 175 ویکرز برای نموه حاوی 0.5 درصد وزنی گرافن افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating wear and mechanical behavior of A380 aluminum hybrid nanocomposite reinforced with graphene nanosheets and SiC nanoparticles

نویسنده [English]

  • Mohammad Alipour
Faculty of Mechanical engineering, Department of Materials Engineering, University of Tabriz, Iran
چکیده [English]

The purpose of this research is to investigate the microstructure and wear behavior of AlA380 alloy nanocomposite reinforced with graphene nanoplates (GNPs) and SiC nanoparticles produced by ball milling and spark plasma sintering furnace (SPS). The percentage of SiC nanoparticles was fixed and the percentage of graphene nanosheets was considered variable. Graphene nanosheets with percentages of 0.25, 0.5, 0.75 and 1% by and SiC nanoparticles at 0.5% by weight were added to the nanocomposite. The presence of dispersed GNPs with high specific surface area significantly increases the strength and hardness of composites. Microstructural studies of the alloy showed that the addition of GNPs up to 0.5 wt% reduced the grain size, but the addition of a higher amount of GNPs (1 wt%) did not significantly change the grain size. At higher GNP values, the presence of graphene agglomerates at the grain boundaries is a favorable path for crack growth. The optimal amount of nanosheets was 0.5% by weight. The wear resistance of the produced nanocomposites is higher than the base sample and the weight reduction of the base sample is 3 times compared to the optimal sample. Due to the self-lubricating nature of graphene, the friction coefficient for the base sample and the nanocomposite containing 0.5% by weight of graphene is 0.689 and 0.455, respectively, which indicates a reduction in the friction coefficient. Also, the hardness of the samples increases from 105 Vickers for the base sample to 175 Vickers for the sample containing 0.5% by weight of graphene.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aluminum-based nanocomposite؛ wear behavior؛ mechanical properties؛ Microstructure
  • graphene
  • silicon carbide
CAPTCHA Image