Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Badrosamay,Ali Maleki,Abbas Ghaei
محسن بدرسمای (استاد مشاور) علی مالکی (استاد راهنما) عباس قائی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Rezayat
حسین رضایت

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Manufacturing and Characterization of Aluminum/Silica Nanocomposite Prepared by Selective Laser Melting Method
Aluminum is one of the most widely used materials in various industries, especially automotive and aerospace. However, in its pure form, this material has shortcomings such as low tensile strength and poor abrasion resistance and, therefore, has limitations in use. On the other hand, conventional forming and manufacturing methods such as powder metallurgy, extrusion and forging are generally unable to manufacture parts with complex geometry due to the processes characteristics and even, if possible, they require a long time and high cost. The present study focuses on the preparation of aluminum/silica nanocomposite using selective laser melting process which is one of the emerging manufacturing methods and does not have many limitations of the conventional methods. To this end, by designing various experiments and optimizing the process parameters, pure aluminum parts were manufactured by selective laser melting method with a relative density of 99.96%. A laser scan speed of 300 mm/s, laser power of 280 Watts, and hatch spacing of 0.08 mm was used to achieve this high density. Then, by adding one weight percent nanosilica reinforcement to aluminum, in the above-mentioned processing condition, a part was made of aluminum/silica nanocomposite with a relative density of 99.64%. The compressive strength and microhardness were improved by 20 and 18%, respectively, compared to the pure sample. The ball milling and direct mixing methods were studied to prepare the composite powder for manufacturing by the selective laser melting method. The direct mixing method was selected to maintain the spherical shape of the particles, which is necessary for selective laser melting. A laser scan speed of 200 mm/s, laser power of 280 Watts and hatch space of 0.08 mm were found as the optimum parameters in preparing the nanocomposite. Also, the results showed that the island scan patter led to higher density parts compared to the raster pattern. Keywords: Selective Laser Melting, 3D Metal Printing, Metal Matrix Nanocomposite, Aluminum, Nanosilica
آلومینیوم یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع مختلف بویژه خودروسازی و هوافضا است. اما این ماده به شکل خالص خود نقاط ضعفی همچون استحکام نهایی و مقاومت به سایش پایین دارد و لذا دچار محدودیت هایی در کاربرد است. از طرفی روش های شکل دهی و ساخت متداول نظیر متالورژی پودر، اکستروژن و آهنگری عموماً به دلیل ذات فرآیندی خود، قادر به ساخت قطعات با هندسه ی پیچیده نیستند و در صورت تولید، زمان و هزینه بالایی را تحمیل می کنند. تمرکز پژوهش حاضر بر ساخت نانوکامپوزیت آلومینیوم/سیلیکا به روش ذوب گزینشی با لیزر است که یکی از روش های نوین ساخت قطعات است و محدودیت های روش های متداول را ندارد. در این راستا با طراحی آزمایش های گوناگون و به کمک بهینه سازی پارامتر های فرآیندی، ابتدا آلومینیوم خالص به روش ذوب گزینشی با لیزر و با چگالی نسبی 96/99 درصد ساخته شد. برای رسیدن به این نتیجه، پارامترهای سرعت لیزر برابر با 300 میلیمتر بر ثانیه، توان لیزر برابر با 280 وات و فاصله بین خطوط لیزر برابر با 08/0 میلی متر تعیین شدند. سپس با استفاده از یک درصد وزنی تقویت کننده نانوسیلیکا، به روش ساخت فوق، قطعه ای از نانوکامپوزیت آلومینیوم/سیلیکا با چگالی نسبی64/99 درصد و با بهبود خواص استحکام فشاری و ریزسختی هرکدام به ترتیب به میزان 20 و 18 درصد نسبت به نمونه خالص ساخته شد. دو روش آسیاب کاری گلوله ای و اختلاط مستقیم به منظور آماده سازی پودر کامپوزیت برای ساخت به روش ذوب گزینشی با لیزر بررسی شد و روش اختلاط مستقیم به دلیل شکل هندسی ذرات نهایی و ارائه نتیجه بهتر انتخاب گردید. سرعت حرکت لیزر برابر با 200 میلیمتر بر ثانیه، توان لیزر برابر با 280 وات و فاصله بین خطوط لیزر برابر با 08/0 میلیمتر پارامترهای بهینه در ساخت نانوکامپوزیت ذکر شده معرفی شدند. همچنین الگوی حرکت جزیره ای لیزر نسبت به الگوی حرکت شطرنجی به منظور رسیدن به تراکم بالاتر معرفی شد. کلمات کلیدی: ذوب گزینشی با لیزر، پرینت سه بعدی فلزی، نانوکامپوزیت زمینه فلزی، آلومینیوم، نانوسیلیکا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی