مقايسه ريزساختار و خواص مكانيكي نانوكامپوزيت Al-B4C توليد شده به روش هاي ريخته گري گردابي، متالورژي پودر و آلياژسازي مكانيكي

Comparison of the microstructure and mechanical properties of Al-2wt.% B4C nanocomposite fabricated by stir casting, powder metallurgy and mechanical milling methods

در اين تحقيق نانوكامپوزيت Al-2wt.%B4C به سه روش ريخته گري گردابي، متالورژي پودر و آلياژسازي مكانيكي توليد گرديد. در روش ريخته گري گردابي نانو ذرات B4C با متوسط اندازه ذرات nm80 به آلومينيوم مذاب اضافه گرديد و مخلوط حاصل در دماي oC850 در قالب فولادي ريخته گري شد. در روش هاي متالورژي پودر و آلياژسازي مكانيكي نيز پس از مخلوط كردن پودرهاي Al و B4C و توليد پودر كامپوزيتي، از فرآيند پرس ايزواستاتيك سرد (CIP) براي شكل دهي پودرها استفاده شد. در نهايت در هر سه روش، نانوكامپوزيت ساخته شده تحت عمليات اكستروژن داغ قرار گرفت. براي بررسي ريزساختار از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، ميكروسكوپ نوري و آناليز XRD و براي مقايسه خواص مكانيكي از آزمون كشش، فشار و سختي در هر سه حالت استفاده گرديد. نتايج حاصل نشان مي دهند كه نانوكامپوزيت توليد شده به روش آلياژسازي مكانيكي بيشترين ميزان يكنواختي در توزيع ذرات و نيز بالاترين استحكام و سختي را دارد.

Al-2wt. % B4C Nano composites were fabricated through three methods i.e. stir casting, powder metallurgy, and mechanical milling. In the stir casting method, B4C nanoparticles with 80nm mean particle size were added to the melt and the resulting mixture was poured in a steel mold. In the mechanical milling and powder metallurgy methods, after mixing Al and B4C powders, the resulting composite powders were shaped through Cold Isostatic Pressing (CIP). Finally, in all methods, the resulting product was hot extruded. The microstructure of samples were characterized by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis. In order to compare the mechanical properties, tensile, compression, and hardness tests were performed. Results demonstrated that the nanocomposites prepared by the mechanical milling method have the most uniform particle distributionand highest hardness and strength.