بررسي اثر درصد نانو SiC و دما بر رفتار ديناميكي و استاتيكي نانوكامپوزيت Mg-SiC ساخته شده با متالورژي پودر

An investigation on SiC volume fraction and temperature on static and dynamic behavior of Mg-SiC nanocomposite fabricated by powder metallurgy

در اين مطالعه روش متالورژي پودر بر پايه تراكم شبه استاتيكي براي توليد نانوكامپوزيت Mg-SiC به كار گرفته شده است. جهت ساخت نمونه‌هاي نانوكامپوزيتي از درصد حجمي مختلفي از نانو SiC به عنوان فاز تقويت كننده و پودر منيزيم با سايز ميكرون به عنوان زمينه، استفاده شده است. سپس، مخلوط پودر براي هر درصد SiC به صورت مكانيكي آسياب شده است. پودر مخلوط در يك قالب ريخته مي شود و با استفاده از دستگاه Instron در دماهاي مختلف متراكم مي‌گردد. MoS2 به عنوان روانكار براي كاهش اصطكاك بين نمونه ساخته شده و قالب استفاده شده است. افزايش دما منجر به بهبود تف‌جوشي موردنياز شده كه باعث توليد نمونه‌هاي ساخته شده با كيفيت بالا مي‌شود. چگالي، سختي و استحكام فشاري در نرخ كرنش هاي بالا و پايين براي نمونه هاي فشرده در درصددهاي مختلف SiC و دماهاي 25، 250 و 450 درجه سانتي گراد مقايسه گرديد. مشخص شد كه با افزايش درصد نانو ذره، چگالي نسبي نمونه‌هاي فشرده كاهش مي‌يابد، درحالي‌كه ميكرو سختي و استحكام نمونه‌ها روند افزايشي را نشان مي‌دهد. علاوه‌ بر اين، دماي بالا منجر به افزايش تراكم و كاهش سختي مي‌شود. همچنين، نتايج حاصل از آزمايش فشار ديناميكي و استاتيكي نشان داد كه نمونه‌هاي نانو كامپوزيت توليد شده در نرخ كرنش‌هاي بالا خواص بهتري از خود نشان مي‌دهند. به گونه‌اي كه استحكام ديناميكي 55 درصد بيشتر از استحكام شبه استاتيكي مي‌باشد.

In this study, quasi-static compaction is employed to produce Mg-SiC nanocomposite samples. Different volume fractions of SiC nano reinforcement and micron-size magnesium (Mg) powder as the matrix are used to fabricate nanocomposite specimens. The powder mixture for each percent of SiC are mechanically milled. The mixed powder is then placed into a mold and is consolidated at different temperatures using Instron machine. MoS2 is utilized as a lubricant to decrease the friction between the fabricated specimen and the mold. It is found that with the increase of temperature the sintering requirements is met and higher quality samples are fabricated. The density, hardness, compressive strength in high and low strain rate of the compacted specimens are compared for different volume faction of SiC at 25, 250 and 450 oC. It was found that by increasing the content of nano reinforcement, the relative density of the compacted samples decreases, whereas, the micro-hardness and the strength of the samples enhance. Furthermore, higher densification temperatures lead to density increase and hardness reduction. Additionally, it is shown that the compressive strength at high strain rate compared to low strain rate is significantly improved by increasing the SiC nano reinforcement so that dynamic strength for the same level of SiC was 55% higher than the quasi-static strength.