توليد ماده‏ي مركب زمينه آلومينيم با نانوذرات 3O2Al به‏روش ريخته گري گردابي و بررسي تاثير فرايند نورد سرد بعدي بر ريزساختار و خواص مكانيكي آن

Manufacturing of aluminum matrix composite reinforced with nano-alumina particles by stir casting method and evaluation of subsequent cold rolling process on its microstructure and mechanical property

در تحقيقات انجام گرفته در چند سال اخير، استفاده از نانوذرات در مواد مركب زمينه فلزي به‌دليل اثرات برتر آن‌ها بر خواص مكانيكي و فيزيكي، مورد توجه زياد پژوهش‌گران قرار گرفته است. به‌علت ترشوندگي ضعيف نانوذرات توسط فلز زمينه حين ريخته گري و نسبت بالاي سطح به حجم نانوذرات، رسيدن به توزيع يكنواخت ذرات درون زمينه مشكل است. در فرايند ساخت، نانوذرات تمايل به تشكيل توده هاي ذره‌اي به‌شكل خوشه اي دارند. توده‌اي شدن نانوذرات اثرات نامطلوبي بر استحكام و انعطاف پذيري مواد مركب ذره‌اي دارد. در اين تحقيق، از روش ريخته گري گردابي براي تهيه‌ي نمونه هاي ماده‌ي مركب تقويت شده با نانوذرات استفاده شد و پس از آن، نمونه هاي ريخته‌گري شده به‌منظور بهبود توزيع ذرات درون زمينه، به‌ميزان-هاي مختلف نورد سرد شدند. سپس، بررسي هاي ريزساختاري و خواص مكانيكي بر روي آن‌ها انجام شدند. نتايج آزمون كشش و مشاهدات ريزساختاري با استفاده از ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي، تاثير سودمند نورد سرد بر اصلاح ريزساختاري را تاييد كردند. با انجام فرايند آنيل، آثار كارسختي ناشي از نورد سرد در نمونه‌ها حذف شد و استحكام و انعطاف پذيري آن‌ها افزايش يافت. چقرمگي نمونه‌هاي نورد شده نسبت به نمونه‌هاي اوليّه (as-cast) تقريباً 19 برابر افزايش يافت.

In researches conducted in recent years, the nanoparticles have been used in metal matrix composites for their superior effects on the physical and mechanical properties have been much attention by researchers. The obtainment of a relatively uniform distribution of nanoparticles within the matrix during casting is difficult due to the weak wettability of nanoparticles in metallic matrix and their large surface-to-volume ratio. Accordingly, the nanoparticles tend to agglomerate and to form clusters during production process with the final detrimental effects on the strength and ductility of the particulate composites. In this investigation, the stircasting method was applied to produce composite samples with Al2O3 nanoparticles. After that composite samples were cold rolled with different levels in order to make the distribution of the particles within the matrix more uniform. Then carried out microstructure and mechanical surveys on different samples. Tensile test results and microstructure observations with optical and scanning electron microscopy approved beneficial effect of cold rolling on microstructure modification. fulfiling annealing process removed work hardening effects caused by cold rolling and increased their strength and elongation. Toughness of rolled samples than as-cast samples raised nineteen-fold.