اثر درصد فاز تقويت كننده بر خستگي نانو كامپوزيت هاي زمينه آلومينيومي تقويت شده با نانو ذرات كاربيد سيليسيم

Effect of reinforcement volume fraction on the fatigue properties of Al–SiC nanocomposites

در اين پژوهش رفتار خستگي نانو كامپوزيت زمينه آلومينيومي تقويت شده با نانو ذرات كاربيد سيليسيم (با قطر ذرات 50 نانومتر) توليد شده به روش آسياب كاري و اكستروژن داغ بررسي شد. نانوكامپوزيت هاي زمينه آلومينيومي با درصدهاي وزني تقويت كننده 0 و 4 و 6 درصد وزني توسط آسياب پر انرژي و اكستروژن داغ شدند. به منظور بهبود چگالي قطعات حاصل از اكستروژن، آهنگري داغ در قالب بسته بر روي قطعات اعمال شد. رفتر خستگي كم چرخه و پر چرخه ي نمونه هاي ورقه اي شكل در بارگذاري تك محوري در حالت كشش-كشش و به صورت تنش-كنترلي بررسي شد. مشخص گرديد كه حد خستگي نانو كامپوزيت ها با افزايش درصد حجمي نانو ذرات تقويت كننده بهبود مي يابد. برخلاف خستگي پر چرخه، عمر خستگي كم چرخه ي نانو كامپوزيت ها با افزايش درصد حجمي فاز تقويت كننده به دليل كاهش شكل پذيري نانو كامپوزيت كاهش مي يابد. نمودارهاي ووهلر به منظور بررسي اثر درصد حجمي فاز تقويت كننده بر استحكام خستگي نانو كامپوزيت ترسيم شد. به علاوه شكست نگاري توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) به منظور تعيين مكان هاي جوانه زني و تعيين نوع شكست در نمونه هاي بارگذاري شده انجام شد.

Fatigue behavior of Al matrix nanocomposite reinforced by SiC nanoparticles (50 nm), was investigated. Al matrix nanocomposite containing 0, 4 and 6 Vol. % were produced by high energy mechanical milling and hot extrusion. Hot-close die forging was applied in order to improve the density of the hot extruded billets. High cycle and low cycle fatigue behavior of flat shape samples was investigated under axial pullpull loading at stress controlled mode. The addition of SiC nanoparticles to the aluminum matrix resulted in an increase in the fatigue endurance at 107 cycles. However, low cycle fatigue strength of nanocomposites was decreased due to a reduction in the ductility of the matrix in the presence of the reinforcement particles. Wohler curves were plotted to demonstrate the effect of volume fraction of reinforcement on the fatigue strength of the nanocomposites. Additionally the fracture mechanism of the nanocomposites dependent on the SiC volume fraction was studied by fractography.