البحث المتقدم

البنية المجهرية والخصائص الميكانيكية لمتراكبات المصفوفة المعدنية LM6-AL / AL2O3 المُنتجة عن طريق تقنية الصب السريع

Title MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL CHARACTERIZATIONS OF LM6-AL/AL2O3 METAL MATRIX COMPOSITES PRODUCED BY STIR CASTING TECHNIQUE

الباحث الرئيس عصام ربيع ابراهيم محمود

الباحثون المشاركون

التخصص: الهندسة الميكانيكية
التخصص الدقيق: المواد فائقة الجودة
المستخلص: يعتبر التآكل الكيميائي والبري الميكانيكي والكلل أهم أسباب المشاكل المزمنة التي تواجه المواد المستخدمة في العديد من الصناعات الهندسية الحيوية. في صناعة النفط والغاز والبتروكيماويات، يمثل التآكل الكيميائي المشكلة الرئيسية حيث تتأكل سبائك الصلب بسبب وجود الكبريت ومكوناته في الخامة المستخرجة. تفرض المطالب القوية لمقاومة التآكل وخفض الوزن في الصناعات البحرية والغاز والنفط والبتروكيماويات البحث عن مواد جديدة لتحسين أو استبدال سبيكة الصلب العادية المستخدمة في هذه التطبيقات الاستراتيجية. تم تطوير متراكبات معدنية (MMCs)، خاصة التي أساسها الألومنيوم، معززة بالكربيدات أو الجسيمات المعدنية كبديل لسبائك الصلب. هذه المواد الجديدة ذات متانة وصلابة عالية، لها مقاومة ممتازة للتآكل، ولديها الاستقرار الحراري الممتاز وبالتالي لها تأثيرات إيجابية كبيرة على تحسين مقاومة التآكل والبري والكلل. تم تصنيع السبيكة المتراكبة المبنية على أسال من سبيكة الألومنيوم -سيليكونLM6 والمدعومة بجزيئات نانومتريه من أكسيد الألومنيوم الصلد Al2O3 من خلال سباكة القوالب. تم توزيع حبيبات Al2O3 بانتظام داخل السبيكة بكميات مختلفة (5 ، 10 ، 15٪) . تم تقييم جميع الخواص الميتالورجية والميكانيكية للسبائك المصنعة وسطح الكسر، والصلابة، وقدرتها على تحمل الصدمات العنيفة ومقارنتها مع سبيكة LM6 العادية. أظهرت النتائج أن نسبة 5٪ بالوزن من Al2O3 تم توزيعها بشكل متجانس مع قابلية جيدة للالتصاق. أدت إضافة Al2O3 إلى سبيكة الألومنيوم الى تصغير حجم الحبيبات الى درجة النانو مترية وتغير التركيب البلوري من أشكال شجرية هشة الى حبيبات دائرية دقيقة. عند 10٪ بالوزن Al2O3 ظهرت بعض الشروخ الدقيقة بين الحبيبات. أدت زيادة إضافة Al2O3 إلى 15٪ بالوزن إلى تكتلات الجسيمات ذات الشقوق المتعددة والمسامية. تم تحسين كل من قوة الشد والمتانة في السبائك المنتجة بإضافات حتى 10 بالوزن ٪ Al2O3. تم تحسين صلابة MMCs المنتجة بشكل ملحوظ. تصل قيمة الصلابة إلى حوالي 86 HV عند 10 وزن. . تم انتاج بنية مجهرية دقيقة وخالية من العيوب. تم تكوين سبائك ذات خواص ميكانيكية عالية وصلابة أعلى وهذ يؤدي الى تحسين مقاومة التآكل
Abstract: LM6-aluminum alloy based-metal matrix composites (MMC) reinforced with Al2O3 ceramic particles were fabricated through stir casting. Al2O3 particles with different weight content (5, 10, and 15%) were dispersed into the LM6 Al-Si alloy. The macro and microstructures, mechanical properties, fracture surface, hardness, and impact toughness of the resulted MMCs together with the plain LM6 alloy were evaluated. The results showed that the added 5 wt.% Al2O3 was distributed homogenously with good wettability. The addition of Al2O3 refined the constituents of the LM6 alloy; Al-Si dendrites and the α-Al grains. At 10 wt.% Al2O3, some localized clusters appeared with some granular cracks. Increasing the Al2O3 addition to 15 wt.% resulted in particle agglomerations with multiple cracks and porosity. Both the tensile strength and the 0.2 % proof strength of the produced MMCs were improved up to 10 wt.% Al2O3 and then reduced. The fracture surface of 5 wt.% MMC was brittle-ductile mixed-mode fracture dominated by brittle fracture. The other percentages were almost brittle fracture. The hardness of the produced MMCs was remarkably improved. The hardness value reaches to about 86 HV at 10 wt. % Al2O3 addition. The impact toughness of the resulted composite materials was decreased notably at higher addition of Al2O3.
الحالة: محكم ومنشور
جهة التحكيم: Scopus
دار النشر:
سنة النشر: 2021
تحويل التاريخ