توليد نانوكامپوزيت دو جزيي فوق مستحكم زمينه آلومينيومي به روش آلياژسازي مكانيكي و اكستروژن داغ و بررسي خواص مكانيكي آن

Preparation of Super-High Strength Bimodal Aluminum Based Nanocomposite Via Mechanical Alloying and Hot Extrusion

در اين پژوهش، نانوكامپوزيت دو جزيي زمينه آلومينيومي به روش آلياژسازي مكانيكي و اكستروژن داغ توليد گرديد. براي اين منظور، ابتدا پودر آلياژ آلومينيوم 2024 درآسياب سايشي تحت اتمسفر آرگون به مدت 50 ساعت آسياب شده و سپس با پودر آلومينيوم اوليه در دو درصد وزني 30 و 50 درصد مخلوط گرديد. مخلوط حاصل به روش پرس گرم شكل داده شده و سپس تحت فرآيند اكستروژن داغ قرار گرفت. براي بررسي ريزساختار و سطوح شكست از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ نوري (OM)، آناليز XRD و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) مجهز به طيف سنج EDS و براي مقايسه خواص مكانيكي از آزمون كشش، فشار و سختي استفاده شد. نتايج حاصل نشان مي دهند كه با افزايش درصد وزني پودر آلومينيوم اوليه، استحكام و سختي كامپوزيت كاهش يافته، اما انعطاف پذيري آن افزايش مي‌يابد. افزايش انعطاف‌پذيري ناشي از افزايش تحرك نابه‌جايي‌ها و افزايش استحكام ناشي از محدود شدن تغيير شكل پلاستيك به وسيله نواحي نانوساختار مي باشد.

In this paper, bimodal Aluminum based nanocomposite prepared via mechanical alloying and hot extrusion. Mechanical alloying was used to synthesize Al2024 nanostructured powder in attrition mill under argon atmosphere up to 50 h. After mixing nanostructured aluminum and unmilled aluminum powders in low energy ball mill, the resulting composite powders were shaped through hot Pressing. Finally, the hot pressed powders were hot extruded. The microstructure and fracture surface were characterized by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) analysis and transmission electron microscopy (TEM) equipped with energy dispersive X-ray spectrometry (EDS). In order to compare the mechanical properties of hot extruded samples, tensile, compression, and hardness tests were performed. Results showed that, with an increase in unmilled aluminum percentage, ductility of composite increased but strength and hardness decreased. The mechanisms for the simultaneously improved strength and ductility involves increased dislocation activity in the coarse-grained (i.e., unmilled powder) regions as a result of the constraint of plastic deformation in these coarse-grained regions.