پژوهشنامه ریخته گری

پژوهشنامه ریخته گری

بررسی رفتار سایشی نانو کامپوزیت A356/SiCnp در حالت ریختگی و عملیات حرارتی شده

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.
2 استادیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
3 استاد، دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.
10.22034/frj.2024.446581.1192
چکیده
در تحقیق حاضر، خواص سایشی نانو کامپوزیت زمینه آلومینیوم A356 تقویت‌شده با ذرات سرامیکی نانومتری SiC با درصدهای وزنی 5/0، 1 و 5/1 در دو حالت ریختگی و عملیات حرارتی شده بررسی‌شده است. بررسی ریزساختاری زمینه با استفاده از میکروسکوپ نوری انجام شد. بر اساس مشاهدات ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، نمونه حاوی 5/1 درصد ذرات مقاوم‌ساز SiC به‌منظور مقایسه رفتار سایشی نمونه‌های ریختگی، قبل و بعد از انجام عملیات حرارتی مورد آزمایش قرار گرفت. آزمایش سایش به روش پین روی دیسک طبق استاندارد ASTM-G99انجام شد. آزمایش سایش خشک تحت بارهای عمودی10، 20 و 40 نیوتن و سرعت لغزش 1/0 متر بر ثانیه برای مسافت ۱۰۰۰ متر صورت گرفت. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش سایش، میزان کاهش وزن نانو کامپوزیت یادشده و ضریب اصطکاک با افزایش نیروی عمودی از ۱۰ تا ۴۰ نیوتن و مسافت لغزش، افزایش پیدا کرد. همچنین مشاهده شد نمونه‌هایی که تحت عملیات حرارتی حل سازی قرار گرفتند در مقایسه با نمونه‌های ریختگی از مقاومت به سایش بالاتری برخوردار بوده‌اند که دلیل این برتری را می‌توان به اصلاح شکل ذرات سیلیسیم یوتکتیک پس از انجام عملیات حرارتی نسبت داد. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده می‌توان گفت که مکانیسم غالب در طی فرآیند سایش این نانو کامپوزیت احتمالاً مکانیسم چسبان همراه با تشکیل لایه تریبولوژیکی است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] Kearney A., Rooy E.L., ASM Handbook, Vol. 2, ASM International, Metals Park, 1990, 123–151.
[2] Pesic R., Veinovic S., Pavlovic R., Mobility & Vehicles Mechanics, 2004, 30, 65–84.
[3] Rohatgi P., Cast aluminum-matrix composites for automotive applications, JOM, 1991, 43, 10–15.
[4] Vencl A., Bobic I., Arostegui S., Bobic B., Marinkovic A., Babic M., Structural, mechanical and tribological properties of A356 aluminium alloy reinforced with Al2O3, SiC and SiC + graphite particles, Journal of Alloys and Compounds, 2010, 506(2) 631–639.
[5] Vencl A., Rac A., Bobić I., Tribological behavior of Al-based MMCS and their application in automotive industry, Tribology in Industry, 2004, 26, 3-4.
[6] Rasidhar L., Krishna A.R., Rao C.S., Fabrication and investigation on properties of ilmenite (FeTiO3) based Al-nanocomposite by stir casting process, International Journal of Bio-Science and Bio-Technology, 2013, 5, 193-200.
[7] Lakshmikanthan A., Prabhu T.R., Babu U. S., Koppad P.G., Gupta M., Krishna M., Bontha S., The effect of heat treatment on the mechanical and tribological properties of dual size SiC reinforced A357 matrix composites, Journal of Materials Research and Technology, 2020, 9(3) 6434–6452.
[8] Koli D.K., Agnihotri G., Purohit R., A review on properties, behavior and processing methods for Al-nano Al2O3 composites, Procedia Materials Science, 2014,  6, 567-589.
[9] Shabani M.O., Mazahery A., Aluminum-matrix nanocomposites: swarm-intelligence optimization of the microstructure and mechanical properties, Materials and Technologies, 2012,  46, 613-619.
[10] El-Kady E.S., Khalil T., Tawfeek T., Experimental investigations towards optimization of the parameters for wear loss quantities in A356/Al2O3 nanocomposites, American Journal of Materials Engineering and Technology, 2015,  3, 1-6.
[11] Rohatgi P., Asthana R., Solidification science in cast MMCs: The influence of merton Flemings, JOM, 2001, 53, 9-13.
[12] Lim S.C.,  Recent developments in wear mechanism maps, Tribology International, 1998,31, 87-97.
[13] Vencl A., Bobić I., Stanković M., Hvizdoš P., Bobić B., Stojanović B., Franek F., Influence of secondary phases in A356 MMCs on their mechanical properties at macro- and nanoscale, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 2020, 42(3) 115.
[14] Vencl A., Bobić I., Jovanović M.T., Babić M., Mitrović S.,   Microstructural and tribological properties of A356 Al–Si alloy reinforced with Al2O3 particles, Tribology Letters, 2008, 32, 159–170.
[15] ASM Metals Hand book,  Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials, 1990,  2, 89.
[16] Ghosh P.K., Ray S.,  Influence of process parameters on the porosity content in Al (Mg)- Al2O3 cast particulate composite produced by vortex method, AFS Transactions, 1988,88, 775-782.
[17] Nagarajan S., Dutta B., Surappa M.K., The effect of SiC particles on the size and morphology of eutectic silicon in cast A356/SiCp composites, Composites Science and Technology, 1999, 59, 897–902.
[18] Das S., Mondal D.P., Sawla S., Ramakrishnan N., Synergic effect of reinforcement and heat treatment on the two body abrasive wear of an Al–Si alloy under varying loads and abrasive sizes, Wear 2008, 264, 47–59.
[19] Sharifi M., Karimzadeh F., Enayati M.H., fabrication and evaluation of mechanical and tribological properties of boron carbide reinforced aluminum matrix nanocomposites, Materials and Design, 2011, 32, 3263–3271.
[20] Gomez de Salazar J.M., Barrena M.I., Influence of heat treatments on the wear behavior of an AA6092/SiC25p composite, Wear, 2004, 256, 286-293.
[21] Abdollahi A., Alizadeh A., Baharvandi H.R., Dry sliding tribological behavior and mechanical properties of Al2024–5 wt.% B4C nanocomposite produced by mechanical milling and hot extrusion, Materials and Design, 2014, 55, 471–481.
[22] Jun D., Yao-hui L., Sirong Y.,Wen-fang L.,  Dry sliding friction and wear properties of Al2O3 and carbon short fibers reinforced Al-12Si alloy hybrid composites, Wear 2004, 257, 930– 940.
[23] Abouei V., Saghafian H., Kheirandish S., Dry sliding oxidative wear in plain carbon dual phase steel, Journal of Iron and Steel Research, International, 2007, 14(4) 43-48.
[24] Ma T., Yamaura H., Koss D.A., Voigt R.C., Dry Sliding Wear Behavior of Cast SiC-Reinforced Al MMCs, Materials Science and Engineering A, 2003, 360, 116-125.
[25] Marigoudar R.N., Sadashivappa K., Dry Sliding wear behavior of SiC Particles reinforced zinc-aluminium (ZA43) alloy metal matrix composites, Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, 2011, 10(5) 419-425.
دوره 8، شماره 1 - شماره پیاپی 24
بهار و تابستان
تابستان 1403
صفحه 17-26

  • تاریخ دریافت 12 اسفند 1402
  • تاریخ بازنگری 01 تیر 1403
  • تاریخ پذیرش 10 خرداد 1403