ساخت و بررسي خواص مكانيكي نانو كامپوزيت جديد زمينه آلومينيومي تقويت شده با نانو ذرات تركيب پيچيده بين فلزي β-Al3Mg2

Synthesis and Mechanical Properties of Novel Al-based Nanocomposites Reinforced With -Al3Mg2CMA Nanoparticles

تركيبات پيچيده فلزي (CMAs) نوعي از تركيبات بين فلزي با ساختار كريستالي بسيار پيچيده و پارامتر شبكه بسيار بزرگ هستند. كه مي توانند جايگزين مناسبي براي سراميك ها به عنوان فاز تقويت كننده در نانو كامپوزيت هاي زمينه فلزي باشند. در اين پژوهش نانو كامپوزيت زمينه آلومينيومي تقويت شده با نانو ذرات تركيب پيچيده β-Al3Mg2 با روش متالورژي پودر توليد گرديد. نخست به منظور توليد نانو ذرات β-Al3Mg2 ، پودر شمش پيش آلياژ شده Al-40wt.%Mg به مدت 100h آسياب مكانيكي شده و نانو ذرات بدست آمده با اندازه حدود 25nm در مقادير مختلف درصد وزني با پودر آلومينيوم به مدل 10 ساعت آسياب و در ادامه براي توليد نمونه هاي نانو كامپوزيتي در دماي 400 درجه سانتيگراد و فشار 600MPa پرس گرم گرديد. نتايج افزايش چشمگير ميزان سختي و استحكام تسليم را به صورت پيوسته با افزايش ميزان نانو ذرات نشان داد بطوريكه كه مقادير سختي و استحكام تسليم به ترتيب از حدود 35BHN و 87MPa براي آلومينيوم خالص تا حدود 176BHN و 625MPa با افزودن 20 wt.% تقويت كننده افزايش يافت ولي با توجه به كاهش ميزان انعطاف پذيري نمونه ها با افزودن تقويت كننده، ميزان10 wt.% تقويت كننده به عنوان مقدار بهينه انتخاب گرديد.

Complex metallic Alloys (CMA) are intermetallic compounds with complex and giant unit cells which can be new candidates as reinforcing agents in metal matrix composites (MMCs). In this research aluminum matrix nanocomposites reinforced with β-Al3Mg2 nanoparticles produced by powder metallurgy technique. First prealloyed Al-40wt.%Mg intermetallic ingot was milled for 100 h to synthesize β-Al3Mg2 nanoparticles with average size of 25 nm .Different amount of nanoparticles was added to Al matrix powder and then co-milled for 10 hours . Al/β-Al3Mg2 nanocomposites samples were prepared by hot pressing of blended composite powders in a uniaxial die at 400 °C under a constant pressure of 600MPa for 2 h. The results revealed the significant improvement in mechanical properties of the nanocomposites with increasing reinforcement content in the matrix. Increasing the amount of β-Al3Mg2 nanoparticles continuously improved the hardness and yield strength of the composites from 35 BHN and 87 MPa for pure Al to approximately 176 BHN and 625 MPa for the sample containing 20wt.% β-Al3Mg2 nanoparticles, respectively. However, addition of more reinforcing particles up to 20wt% results in a significant decrease in ultimate strain of the samples and so 10 wt.% considered as optimum content for reinforcing agent.