نشریه مهندسی مکانیک ایران

نشریه مهندسی مکانیک ایران

مطالعه تأثیر مشخصات تقویت کننده کاربید سیلیسیوم بر خواص مکانیکی نانوماده مرکب زمینه آلیاژ آلومینیوم

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، بخش مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
2 دانشیار، بخش مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
چکیده
در این پژوهش خواص مکانیکی نانوماده مرکب زمینه آلومینیوم 6061 که توسط نانوذرات کاربید سیلیسیوم تقویت شده، مطالعه شده است. عوامل مورد بررسی شامل: اندازه، شکل هندسی و کسر حجمی نانوذرات بوده است. با استفاده از الگوریتم جذب متوالی تصادفی، یک جزء حجمی نمونه از نانوماده مرکب با ذرات کروی و بیضوی با توزیع تصادفی شبیه سازی شد. نتایج حاصل نشان داد که افزایش کسر حجمی نانوذرات، باعث افزایش خواص مکانیکی از جمله مدول الاستیک، مدول برشی، استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی می‌شود. خواص مکانیکی در نمونه های تقویت شده با نانوذرات کروی با کسر حجمی ده درصد، با افزایش اندازه ذرات، کاهش یافته است. همچنین خواص مکانیکی برای تقویت کننده‌های بیضوی درمقایسه تقویت کننده‌های کروی کمتر بوده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] K. K. Chawla, and K. K. Chawla, "Metal Matrix Composites: Science and Engineering", Second Edition, Springer, (Springer Science+Business Media New York), New York, NY, 1998, https://doi.org/10.1007/978-1-4757-2966-5_6. 
 
[2] A. Mohammadi, and M. Alipour, "Effect of Silicon Carbide (SiC) Nanoparticles Amount on Mechanical Properties and Wear Behavior of A380 Aluminum Alloy Nanocomposite Produced by Powder Metallurgy Method," Journal of Advanced Materials in Engineering (Esteghlal), Vol. 41, No. 4, pp. 91-102, 2023, https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.2251600.1401.41.4.6.4, doi: 10.47176/JAME.41.4.1007, [In Persian].
 
[3] M. Gao, E. Guo, Z. Chen, H. Kang, and T. Wang, "Revealing the Role of Micropore Defects in Tensile Deformation of a B4Cp/Al Composite using an Actual Three-dimensional Model," Journal of Materials Research and Technology, Vol. 22, pp. 3146-3155, 2023, doi: 10.1016/j.jmrt.2022.12.145.
 
[4] A. El Moumen, T. Kanit, and A. Imad, "Numerical Evaluation of the Representative Volume Element for Random Composites," European Journal of Mechanics-A/Solids, Vol. 86, pp. 104181, 2021, https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2020.104181.
 
[5] R. Riedel, "Nanoscaled Inorganic Materials by Molecular Design," Chemical Society Reviews, Vol. 41, No. 15, pp. 5029-5031, 2012, https://doi.org/10.1039/C2CS90050E. 
 
[6] W. Wang, and N. S. Murthy, "Characterization of Nanotube-reinforced Polymer Composites," Carbon Nanotubes: Polymer Nanocomposites, Edited by Siva Yellampalli, Published by InTech, pp. 155-172, 2011, ISBN: 9533074981, 9789533074986. DOI: 10.5772/20267.
 
[7] D. Garbiec, M. Jurczyk, N. Levintant-Zayonts, and T. Mościcki, "Properties of Al–Al2O3 Composites Synthesized by Spark Plasma Sintering Method," Archives of Civil and Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 4, pp. 933-939, 2015, doi: 10.1016/j.acme.2015.02.004.
 
[8] W. Z. Li, S. Y. Liu, Q. Y. Zhang, and X. Zhu, "Untrasonic-assisted Fabrication of SiC Nanoparticles Reinforced Aluminum Matrix Composites," in Materials Science Forum, Vol. 654-656, pp. 990-993, Trans Tech Publications Ltd, Switzerland, 2010, https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.654-656.990.
 
[9] X. Gao, X. Zhang, M. Qian, and L. Geng, "Effect of Reinforcement Shape on Fracture Behaviour of SiC/Al composites with network architecture," Composite Structures, vol. 215, pp. 411-420, 2019, doi: 10.1016/j.compstruct.2019.02.067.
 
[10] Y. S. Suh, S. P. Joshi, and K. Ramesh, "An enhanced continuum model for size-dependent strengthening and Failure of Particle-reinforced Composites," Acta Materialia, Vol. 57, No. 19, pp. 5848-5861, 2009, doi: 10.1016/j.actamat.2009.08.010.
 
[11] H. K. Issa, A. Taherizadeh, A. Maleki, and A. Ghaei, "Development of an Aluminum/Amorphous Nano-SiO2 Composite using Powder Metallurgy and Hot Extrusion Processes," Ceramics International, Vol. 43, No. 17, pp. 14582-14592, 2017, doi: 10.1016/j.ceramint.2017.06.057.
 
[12] J. Zhou, L. Qi, and A. M. Gokhale, "Generation of Three-dimensional Microstructure Model for Discontinuously Reinforced Composite by Modified Random Sequential Absorption Method," Journal of Engineering Materials and Technology, Vol. 138, No. 2, pp. 021001 (8 pages), Paper No. MATS-15-1104, 2016, https://doi.org/10.1115/1.4032152.
 
[13] A. Knowles, X. Jiang, M. Galano, and F. Audebert, "Microstructure and Mechanical Properties of 6061 Al Alloy Based Composites with SiC Nanoparticles," Journal of Alloys and Compounds, Vol. 615, pp. S401-S405, 2014, doi: 10.1016/j.jallcom.2014.01.134.
 
[14] K. Padmavathi, R. Ramakrishnan, L. Karthikeyan, S. Tamizhselvan, and S. C. Babu, "Comparison of the Mechanical Properties of Micro/Nano SiC/TiO2 Reinforced Aluminium Metal Matrix Composites," Materials Today: Proceedings, Vol. 72, pp. 1996-2001, 2023, doi: 10.1016/j.matpr.2022.07.315.
 
[15] L. Gao, C. Liu, J. Liu, and T. Yang, "Effect of Subsurface Damage on Tensile Behavior and Fracture Mechanism of SiCp/Al Composites: Experimental Analysis and RVE Modeling," Engineering Failure Analysis, Vol. 147, pp. 107162, 2023, doi: 10.1016/j.engfailanal.2023.107162.
 
[16] B. Çetin, M. KAŞIKÇI, and A. H. Uslu, "Design of a Specific MATLAB Code for Processing of Standard Tensile Test Data for Sheet Metal Forming Simulations," Hittite Journal of Science and Engineering, Vol. 2, No. 2, pp. 151-157, 2015, doi: 10.17350/HJSE19030000019.

  • تاریخ دریافت 15 اسفند 1402
  • تاریخ بازنگری 28 شهریور 1403
  • تاریخ پذیرش 16 دی 1403