مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ریختگی آلومینیوم 7068 تقویت شده با نانو صفحات گرافن

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
2 استادیار دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
در این تحقیق، خواص مکانیکی و ریزساختار نانوکامپوزیت آلومینیوم 7068 تقویت شده با 0.1، 0.3، 0.5، 0.7 و 1 درصد وزنی نانو صفحات گرافن تولید شده به روش ریخته گری گردابی با کمک حباب زائی مافوق صوت بررسی شد. جهت اختلاط مناسب آلیاژ و نانو صفحات گرافن، از دستگاه مافوق صوت با توان بالا مجهز به سیستم خنک کننده مورد استفاده قرار گرفت. همچنین برای مطالعات ریزساختاری، میکروسکوپ الکترونی روبشی بکار گرفته شد. مطالعات ریزساختاری نانوکامپوزیت نشان داد که حضور نانو صفحات گرافن پراکنده باعث کاهش اندازه دانه شده، اما در درصدهای بالای این نانوذرات (1 درصد وزنی)، کاهش محسوسی در اندازه دانه ایجاد نمی‌شود. همچنین حضور نانوذرات و کاهش اندازه دانه، افزایش چشمگیر استحکام کششی نانوکامپوزیت را به همراه دارند. البته در درصدهای بالای نانو صفحات گرافن (1 درصد وزنی)، این نانو مواد در مرزدانه ها کلوخه ای شده و باعث کاهش استحکام کامپوزیت شدند. استجکام کششی نانوکامپوزیت قبل و بعد از فرآیند اکستروژن از 212 مگاپاسکال به 374 مگاپاسکال افزایش می یابد. با افزودن 0.5 درصد وزنی گرافن و اعمال فرآیند اکستروژن، 76 درصد بهبود خواص استحکامی نسبت به آلیاژ پایه بدون فاز تقویت کننده بدست آمد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of the microstructure and mechanical properties of cast AA7068 nanocomposite reinforced with graphene nano plates

نویسندگان English

Mohammad Alipour 1
Reza Eslami Farsani 2
1 Faculty of Materials Science and Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In this study, microstructure and mechanical properties of 7068 aluminum alloy matrix nanocomposite reinforced with 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 and 1 wt.% graphene nano plates (GNPs) produced by stir casting and ultrasonic treatment have been investigated. Ultrasound device equipped with a cooling system with high power was used for mixing alloy and nanoparticles. Also the microstructure was investigated by scanning electron microscope. The microstructural studies revealed that GNPs addition reduces the grain size, but adding high GNPs content (1 wt.%) does not change the grain size considerably. Further investigations revealed that the addition of GNPs increases tensile strength. At high GNPs contents (1 wt.%), the presence of GNPs agglomerates on grain boundaries were found that causes decrease the tensile strength. The optimum amount of nanoparticles is 0.5 wt.% GNPs. The average ultimate tensile strength (UTS) of the specimens before and after extrusion processes increases from 212 MPa to 374 MPa. Adding of 0.5 wt.% GNPs and extrusion process make about 76% enhancement in tensile strength compared to that of unreinforced aluminum alloy.

کلیدواژه‌ها English

Casting nanocomposite
Graphene nano plates
Stir casting
Ultrasonic treatment