ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ و آزﻣﺎﯾﺶ ﺗﺠﺮﺑﯽ ﺑﺎرﮔﺬاري ﺧﺴﺘﮕﯽ در ﻧﺎﻧﻮﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻫﺎي ذره اي آﻟﻮﻣﯿﻨﯿﻢ 7075 ﺑﺎ ذرات ﺳﯿﻠﯿﮑﻮن ﮐﺎرﺑﺎﯾﺪ

Experimental Study of Fatigue Loads in 7075 Aluminum Nano Composite with SiC Particles

آلومينيوم تقويت‌نشده خواص مطلوبي براي استفاده در صنايع حساس نظير صنايع هوايي و صنايع دريايي ندارد، اما وقتي با ذرات تقويت‌كننده به كامپوزيت تبديل مي‌شود، خواص مكانيكي و ديگر خواص آن بهبود مي‌يابد. به منظور دست يابي به مقادير بهينه تنش تسليم، استحكام نهايي كشش، شكل‌پذيري و طول عمر خستگي تحت تاثير دو پارامتر اندازه ذرات و كسر جرمي ذارت تقويت‌كننده، در اين پژوهش ابتدا آلومينيوم 6T-7075 به عنوان فاز زمينه و از ذرات سيليكون‌كاربايد به عنوان فاز تقويت‌كننده استفاده شد. طبق طراحي آزمايش انجام شده، سيليكون‌كاربايد با سه اندازه ذره مختلف، در مقياس‌هاي نانومتر، زيرميكرون و ميكرون تهيه شد. پودر سيليكون‌كاربايد با كسر جرمي‌هاي مختلف با آلومينيوم، به روش ريخته‌گري گردابي توسط كوره مقاومتي مجهز به كويل الكترومغناطيسي و پمپ خلأ تركيب، و نمونه‌هاي كامپوزيتي طبق طراحي آزمايش انجام شده، ريخته‌گري شدند. سپس نمونه‌ها تحت عمليات انحلال قرار گرفتند. در ادامه عمليات حرارتي 6 Tبر روي نمونه‌ها انجام شد. در انتها آزمون‌هاي كشش و خستگي بر روي نمونه‌هاي آزمايشي تهيه شده، طبق استانداردهاي مربوطه انجام شد. با توجه به نتايج به‌دست آمده، تقويت كردن آلومينيوم 6T-7075 با ذرات سيليكون‌كاربايد منجر به بهبود خواصي مانند استحكام تسليم، استحكام نهايي كشش و عمر خستگي شد؛ اما ازدياد طول و شكل‌پذيري نمونه‌ها كاهش يافت. بهترين نتيجه مربوط به نمونه 1 درصد با اندازه ذرات نانو است كه 21/33 درصد استحكام نهايي كشش را بهبود بخشيده است، همچنين بيشترين استحكام خستگي را نيز نمونه 1 درصد با اندازه ذرات نانو داشته است.

In this study, Aluminum 7075-T6 was selected as the base phase and Silicon Carbide (SiC) particles were used as the reinforcing phase for the composite for the experiments on the yield strength, ultimate tensile strength, and fatigue life. According to the experiment design, the SiC was prepared with three different particle sizes, in nanometer, submicron and micron scales. SiC powder with different mass fractions with Aluminum was cast by vortex casting by a resistive furnace equipped with an electromagnetic coil and a vacuum pump, and the composite samples were cast according to the experimental design. The samples were then subjected to dissolution. Afterward, T6 heat treatment was performed on the samples. Ultimately, the prepared experimental samples were subjected to tensile and fatigue tests, followed by the relevant standards. According to the results, reinforcement of aluminum 7075-T6 with SiC particles improved properties such as yield strength, ultimate tensile strength, and fatigue life, but reduced the elongation and ductility of the samples. The results indicate that 1% sample with nanoparticle size has improved the final tensile strength by 21.33% and has the highest fatigue strength