بررسي تاثير افزودن اكسيد واناديم بر ريز ساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت هاي آلومينيوم- اكسيد واناديم تهيه شده به روش پلاسماي جرقه اي

The Effect of V2O5 Addition on the Microstructure and Mechanical Properties of Al-V2O5 Composites Prepared by Spark Plasma Sintering

كامپوزيت­ هاي زمينه آلومينيوم به دليل خواص مكانيكي مطلوب بخصوص استحكام ويژه بسيار بالا در صنايع هوافضا و خودروسازي از جايگاه ويژه اي برخوردار مي باشند. در اين پژوهش تاثير افزودني اكسيد واناديم بر ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت زمينه آلومينيوم تهيه شده به وسيله تف جوشي پلاسماي جرقه اي بررسي شد. پودر اكسيد واناديم 5 ظرفيتي به ميزان 5، 10 و 15 درصد وزني توسط مخلوط كن پر انرژي اسپكس با پودر آلومينيوم در محيط تر مخلوط شد و سپس مخلوط بدست آمده در دماي 70 درجه سانتيگراد بر روي هيتر خشك شد. فرآيند تف جوشي توسط روش پلاسماي جرقه اي در دماهاي 400 و 450 درجه سانتيگراد در شرايط خلاء و در فشار اوليه 10 و فشار پاياني 30 مگاپاسكال انجام شد. نتايج الگوي پراش پرتو ايكس تشكيل موضعي از فاز آلومينايد واناديم و كاهش ظرفيت اكسيد واناديم را با افزايش دماي تف جوشي نشان داد. نتايج بررسي خواص مكانيكي بيان كننده بيشترين ميزان استحكام خمشي (11± 141 مگا پاسكال) و سختي (12±103 ويكرز) براي نمونه حاوي 15 در صد وزني اكسيد واناديم و تف جوشي شده در دماي 450 درجه بود. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني نشان دهنده توزيع نسبتا يكنواخت فاز تقويت كننده در ريز ساختار بوده و به دليل ذوب موضعي اكسيد واناديم در فصل مشترك ذرات آلومينيوم مخلوطي از فازهاي اكسيدي مشاهده مي شود.

In this present study, 5, 10 and 15 wt% V2O5 were added to aluminum matrix and the microstructure and mechanical properties of spark plasma sintered composites were investigated. The mixing process was conducted in ethanol media with high energy mixer mill and then the mixture was heated on the hot plate at 70°C. The sintering process was performed at the 400 and 450°C with vacuum condition and 10 and 30 MPa initial and final applied pressure, respectively. The XRD patterns showed interfacial product of Al3V and reduction-transition in oxygen content by increasing of sintering temperature. The mechanical properties investigation revealed highest bending strength of 141±11 MPa and Vickers hardness of 103±12 (VHN) for specimens with 15wt% of V2O5 and sintered at 450°C. The FESEM images showed almost uniform distribution of reinforcement and local melting area with different types of vanadium oxide.