مطالعه اثر نرخ بارگذاري بر خواص كششي آلياژ آلومينيوم و نانو كامپوزيت پايه آلومينيومي

Study of effect of loading rate on tensile properties of aluminum alloy and aluminum matrix nano-composite

در اين مقاله، اثر نرخ بارگذاري بر خواص كششي آلياژ آلومينيوم- سيليسيوم پيستون، با و بدون نانو ذرات سيليكا، مورد مطالعه قرار گرفته است. بر روي نمونه ­هاي ريخته­ گري شده، آزمون كشش در نرخ­هاي مختلف بارگذاري انجام گرفت. سپس، داده هاي تجربي با استفاده از نرم­افزار Minitab، تحليل حساسيت شده است. نتايج نشان مي­دهد كه با افزايش نرخ بارگذاري در نمونه­ هاي بدون نانو، تنش تسليم و درصد ازدياد طول، به ترتيب، افزايش و كاهش مي­يابد. تصاوير ريزساختار نيز، نشان مي­دهد كه نانو سيليكا به سيليسيوم زمينه آلياژ، پيوسته و سيليسيوم بيشتري در زمينه آلياژ آلومينيوم ديده مي­شود. اما ابعاد دانه­هاي سيليسيوم در نانوكامپوزيت كوچكتر شده است. همچنين، تحليل سطوح شكست مشخص نمود كه افزايش نرخ بارگذاري در بارگذاري كششي و افزودن نانو ذرات، رفتار تردي شكست نمونه­ ها را افزايش داده است.

In the present article, the impact of the loading rate on tensile features of the piston aluminum-silicon alloy, with and without silica nano-particles has been studied. Tensile tests were performed on casted specimens at different loading rates. Then, obtained experimental data were analyzed by the Minitab software, for the sensitivity analysis to find the effect of the loading rate on tensile properties. Results showed that in samples without silica nano-particles, the yield stress and the elongation of the material increased and decreased, respectively; when the loading rate increased. Microstructure images indicated that silica nano-particles were embedded to the silicon element. As a result, higher values of the silicon element were found in the aluminum matrix. However, the size of silicon particles was smaller in the nano-composite. The fracture surface illustrated that by increasing the loading rate in tensile testing and by the addition of silica nano-particles, the brittleness of the material increased.