Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hassan Abbasi,Fatallah Karimzadeh,Mohammad Hossei Enayati
محمدحسن عباسي (استاد راهنما) فتح اله کريم زاده (استاد راهنما) محمدحسين عنايتي (استاد مشاور)
 
STUDENT
Nazanin Alsadat Hosseini Nohouji
نازنين السادات حسيني نهوجي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Preparation and Characterization of Al-Mg-Si/Al2O3 Nanocomposites
Aluminum-based metal matrix composites (MMCs) are ideal materials for structural applications in the aircraft and automotive industries on account of their excellent mechanical characteristics and low cost component production with respect to other alloys. Aluminum metal matrix composites are light-weight and have high strength and noticeable specific elastic modulus. In present study, nanocomposites of Al6061 alloy reinforced by Al2O3 were produced and optimized using ball milling and hot pressing method. To produce nanostructured Al6061, milling up to 30 hours was performed on initial Al6061 chips with an average particle and grain size of about 500?m and 130?m, respectively. A planetary ball mill with the rotational speed of 500 rpm, ball to powder weight ratio of 10:1, high purity argon protective atmosphere, and 0.1wt% stearic acid was employed. Morphological and structural changes of Al6061 were examined during mechanical milling using Scanning Electron Microscopy (SEM) observations and X-ray Diffraction (XRD) analysis. Moreover, thermal stability and structural changes of nanostructured Al6061 were evaluated via isothermal heat treatment at various temperatures for different times. (0-5)vol% Al2O3 nanoparticles which were dispersed ultrasonically were then added to the 15h milled Al6061 powders. To achieve a good physical contact between the reinforcements and matrix, these mixtures were again milled up to 15 hours. Mechanical milling of nanocomposite powders for 15h, hot pressing at 400°C and 128MPa for 0.5h was selected as optimized parameters for bulk nanocomposite and nanostructured preparation. In order to probe the effect of hot pressing on structural changes, XRD analysis was done on nanocomposite samples before and after consolidation. Variation of relative density of consolidated samples versus Al2O3 nanoparticles volume percent was measured using Archimedes technique. Hardness and compression tests were applied on bulk samples in order to evaluate their mechanical properties. Wear behavior of nanocomposites were characterized using pin-on-disk test method, as well. Moreover, nanocomposites with 3vol% Al2O3 in the micron sizes were produced and their wear behavior was investigated; as a result, a comparison between tribological behavior of Al6061-3vol%Al2O3 nanocomposites with nano and micro size reinforcement particles was done. . Keywords: Al6061-Al2O3 nanocomposites, Mechanical milling, Hot pressing, Mechanical properties, Wear behavior
چکيده کامپوزيتهاي زمينه فلزي پايه آلومينيم موادي مناسب در صنايع هوافضا و اتومبيلسازي محسوب ميشوند؛ چراکه اين کامپوزيتها داراي خواص مکانيکي خوبي بوده و از سوي ديگر هزينهي توليد قطعات از اين جنس نسبت به ساير آلياژها و کامپوزيتهاي ساخته شده از آنها پايينتر است. کامپوزيتهاي زمينه فلزي پايه آلومينيم سبک وزن بوده، استحکام و مدول الاستيک ويژهي قابل توجهي دارند. در پژوهش با استفاده از روش آسيابکاري مکانيکي و پرس داغ توليد و مشخصهيابي شدند. به منظور Al6061-Al2O حاضر قطعات نانوکامپوزيت 3 0% اسيد / با ميانگين ابعادي 500 ميکرون و اندازه دانهي 130 ميکرون، به همراه 1 Al نانوساختار، برادههاي اوليهي 6061 Al توليد 6061 استئاريک در يک آسياب گلولهاي سيارهاي به مدت 30 ساعت آسيابکاري مکانيکي شدند. نسبت گلوله به پودر 10 به 1، اتمسفر حفاظتي گاز آرگون و سرعت چرخش محفظهي آسياب 500 دور بر دقيقه از جمله پارامترهاي آسيابکاري بودند. تغييرات مورفولوژيکي (SEM) در حين آسياب کاري به ترتيب با استفاده از مشاهدات ميکروسکوپ الکتروني روبشي Al و ساختاري پودرهاي نانوساختار 6061 با انجام Al ارزيابي شد. همچنين تغييرات ساختاري و پايداري حرارتي پودرهاي نانوساختار 6061 (XRD) و آناليز پراش پرتوي ايکس ،0? سيکلهاي عمليات حرارتي تکدما در دماها و زمانهاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. نانوذرات آلومينا در درصدهاي حجمي 5 که 15 ساعت آسيابکاري شده بود مخلوط شدند. سپس اين مجموعه Al پس از انجام فرآيند آلتراسونيک، با پودرهاي آلياژي 6061 مجددًا به مدت 15 ساعت آسيابکاري مکانيکي شد تا تماس فيزيکي مناسبي ميان فاز زمينه و تقويتکننده ايجاد گردد. سپس دماي Al 30 به عنوان پارامترهاي بهينهي توليد نانوکامپوزيتها مشخص و قطعات نانوکامپوزيت - 6061 min 128 و زمان MPa 400 ، فشار °C در شرايط عنوانشده پرس شدند. به منظور بررسي اثر فرآيند پرس داغ بر روي اندازه دانهها و فازهاي Al و نانوساختار 6061 Al2O3 بر روي نمونههاي نانوکامپوزيتي، قبل و بعد از فرآيند پرس داغ انجام شد. با استفاده از روش ارشميدس تغييرات XRD حاصله، آزمون چگالي نسبي نانوکامپوزيتها بر حسب درصد حجمي نانوذرات بدست آمد. از آزمونهاي سختيسنجي و فشار جهت بررسي خواص مکانيکي نانوکامپوزيتها استفاده شد. خواص سايشي نانوکامپوزيتها (نظير نرخ سايش، ضرايب اصطکاک و مکانيزمهاي سايش) نيز با 3 )، قطعات نانوکامپوزيت vol% ) استفاده از آزمون سايش پين?ديسک بررسي شد. همچنين در درصد حجمي بهينهي نانوذرات آلومينا حاوي ذرات ميکروني آلومينا تهيه و رفتار سايشي آنها ارزيابي شد. به اين ترتيب تفاوتهاي موجود در رفتار سايشي، ناشي از کاربرد 3 مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بررسيها نشان داد که با Al درصد حجمي ميکروذرات و نانوذرات آلومينا در زمينهي نانوساختار 6061 . ? Al کلمات کليدي: نانوکامپوزيت آلياژ 6061

ارتقاء امنیت وب با وف بومی