Title of article :
Temperature Effect on Creep and Fracture Behaviors of Nano-SiO2-composite and AlSi12Cu3Ni2MgFe Aluminum Alloy
Author/Authors :
Azadi, M Faculty of Mechanical Engineering - Semnan University, Semnan, Iran , Aroo, H Faculty of Mechanical Engineering - Semnan University, Semnan, Iran
Abstract :
In the presented article, the temperature effect was studied on creep properties and fracture behaviors of AlSi12Cu3Ni2MgFe aluminum-silicon alloys, unreinforced and reinforced with SiO2 nano-particles. For such objective, standard specimens were fabricated by gravity casting and stir-casting methods, for aluminum alloys and nano-composites, respectively. Then, force-controlled creep testing was performed on standard specimens at 250, 275 and 300°C, under 100 MPa. Then, to find failure mechanisms, the fracture surface of test samples was also analyzed by the field emission scanning electron microscopy. Experimental results depicted the temperature changed creep behaviors of both materials, effectively. Moreover, a significant improvement in creep properties was observed by reinforcing the aluminum matrix with nano-particles, besides a heat treatment process. Such an increase in the creep lifetime was higher at 300°C. In addition, the fracture surface investigation of both materials implied the same brittle behavior, with quasi-cleavage marks. The failure location changed from inside the intermetallic phase into boundaries of the intermetallic phase in the nano-composite.
Farsi abstract :
در اين مقاله، تاثير دما بر خواص خزشي و رفتار شكست آلياژ AlSi12Cu3Ni2MgFe آلومينيوم - سيليسيوم، تقويت نشده و تقويت شده با ذرات نانو، مورد بررسي قرار گرفت. براي اين منظور، نمونه هاي استاندارد به روش ريخته گري ثقلي و ريخته گري گردابي، به ترتيب براي آلياژ آلومينيوم و نانوكامپوزيت، ساخته شدند. آزمون خزش نيروكنترل، بر روي نمونه هاي استاندارد در سطوح دمايي 250، 275 و 300 درجه سانتيگراد و سطح تنش 100 مگاپاسكال انجام شد. سپس، براي شناسايي مكانيزم هاي خرابي، سطح شكست نمونه هاي آزمون با ميكروسكوپ الكترون رويشي نشر ميداني، مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج تجربي نشان داد كه دما، بصورت موثري، رفتار خزش هر دو ماده را تغيير مي دهد. بعلاوه، با افزودن ذرات نانو و عمليات حرارتي به ماتريس آلومينيوم، بهبود قابل توجهي در خواص خزشي مشاهده شد. چنين افزايشي در عمر خزشي، در دماي 300 درجه سانتيگراد بيشتر بود. همچنين، بررسي سطح شكست هر دو ماده نشان داد كه رفتار شكست بصورت ترد با آثار شبه كلويج بود. در نمونه هاي نانوكامپوزيتي، موقعيت شكست از داخلي فازهاي بين فلزي به مرزهاي فازهاي بين فلزي تغيير كرد.
Keywords :
Creep Property , Piston Aluminum Alloy , Aluminum Alloy Matrix Nano-composite , Temperature Effect , Fracture Behavior
Journal title :
International Journal of Engineering