بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت Al5083-ZrB2 ساخته شده به روش ریخته‌گری گردابی وسنتز درجا

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مسعود معتمدی یگانه ¹
• علی علیزاده ²

¹ دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران-مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت-ایران-تهران

² مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، تهران، ایران

10.22067/jmme.2025.89865.1160

چکیده

در پژوهش حاضر، تاثیر افزودن نانوذرات دی بوراید زیرکونیم (ZrB2) بر ریزساختار و خواص کششی کامپوزیت زمینه آلومینیوم 5083 مطالعه و بررسی شد. نانوکامپوزیت‌های Al5083-5wt% ZrB2 و Al5083-10wt% ZrB2 به روش ریخته‌گری گردابی در دمای 1000 درجه سلسیوس با فرایند سنتزدرجا تولید شدند. سپس نمونه‌ها به منظور توزیع یکنواخت تقویت کننده‌ها در زمینه تحت عملیات تکمیلی اکستروژن گرم قرار گرفتند. نانوذرات ZrB2 مورد استفاده در این پژوهش با روش درجا به وسیله کریولیت (Na3AlF6)، اکسید زیرکونیم (ZrO2) و پتاسیم تترافوروبوراید (KBF4) در مذاب آلومینیوم فراوری شد. به منظور بررسی ریزساختار، سطوح و سازکار شکست نمونه‌ها از آنالیز پراش اشعه ایکش(XRD) ، میکروسکوپ نوری(OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی(FE-SEM) و برای ارزیابی خواص مکانیکی از آزمون کشش استفاده شد. نتایج آزمون کشش نشان داد که افزودن 10 درصد وزنی ذرات ZrB2، در مقایسه با نمونه بدون تقویت کننده، باعث افزایش 18.2 درصدی استحکام کششی نهایی و کاهش 19.5 درصدی کرنش می‌شود. همچنین عملیات تکمیلی اکستروژن سبب کاهش تخلخل شده در نتیجه چگالی افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

• سنتز درجا
• آلومینیوم 5083
• ریخته‌گری گردابی
• دی بوراید زیرکونیوم
• نانوذرات دی بوراید زیرکونیوم

موضوعات

• نانو مواد

---

عنوان مقاله [English]

Investigating the microstructure and mechanical properties of Al5083-ZrB2 nanocomposite made by situ-stir casting and in situ synthesis

نویسندگان [English]

• masoud motamedi yegane ¹
• Ali Aliadeh ²

¹ University Complex of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology (MUT), Tehran, Tehran, Iran

² University Complex of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology (MUT), Tehran, Tehran, Iran

چکیده [English]

This study, the effect of adding zirconium diboride (ZrB2) nanoparticles on the microstructure and tensile properties of Al5083 aluminum matrix composite was studied. Al5083-5wt% ZrB2 and Al5083-10wt% ZrB2 nanocomposites were produced by situ-stir casting at 1000°C using in-situ synthesis. Then, the samples were subjected to hot extrusion for uniform distribution of the reinforcements in the matrix. The ZrB2 nanoparticles used in this study were processed in situ using cryolite (Na3AlF6), zirconium oxide (ZrO2) and potassium tetrafluoroboride (KBF4) in molten aluminum. X-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM) and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) were used to investigate the microstructure, surfaces and fracture mechanism of the samples, and tensile testing was used to evaluate the mechanical properties. The tensile test results showed that the addition of 10% by weight of ZrB2 particles, compared to the sample without reinforcement, increased the ultimate tensile strength by 18.2% and reduced the strain by 19.5%. Also, the additional extrusion process reduced the porosity resulting in increased density.

کلیدواژه‌ها [English]

• In situ synthesis
• aluminum 5083
• vortex casting
• zirconium diboride
• zirconium diboride nanoparticles