ساخت و بررسی خواص مکانیکی و سایشی نانو کامپوزیت al-b4c
چکیده
در این پژوهش نانو پودرb4c با متوسط اندازه ذره nm80 از طریق آسیاب پودر کاربید بور با متوسط اندازه اولیه mµ8/0 به مدت 140 ساعت تولید شد. پودرهای نانو کامپوزیتیal-b4c با درصدهای مختلف وزنی2، 4، 6، 8 و10 از نانو ذرات کاربید بور به روش آسیاب مکانیکی سنتز شدند. برای این منظور پودرهای آلیاژی al-2wt%cu و کاربید بور بوسیله آسیاب سیاره ای تحت اتمسفر آرگون آسیاب شدند. تغییرات ریز ساختاری و مورفولوژیکی ذرات پودرهای نانو کامپوزیتی در زمان های مختلف آسیاب مکانیکی با استفاده از روش های پراش اشعه x و میکروسکوپ های الکترونی روبشی و عبوری مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد با افزایش مقدار نانو ذرات سختb4c فرآیند آسیاب مکانیکی تسریع و منجر به تشکیل پودرهای نانو کامپوزیتی ریزتر با توزیع اندازه ذرات یکنواخت تر شد. علاوه بر آن بررسی الگوهای پراش اشعه x نشان داد که اندازه دانه های زمینه آلومینیوم با افزایش درصد وزنی ذرات نانومتری b4c کاهش یافت. سپس اکستروژن داغ پودر در دمای c?550 و نسبت 10:1 برای تولید قطعه مورد استفاده قرار گرفت. بررسی های ریز ساختاری قطعه های نانوکامپوزیتی نشان داد که نانوذرات b4c بطور یکنواخت در زمینه آلیاژ آلومینیوم توزیع شده اند. علاوه بر این، فاز میله ای شکلal3bc نیز با قطر nm10-5 و طول حدود nm30 به صورت در جا in situ)) سنتز شد که به صورت یکنواخت در راستای اکستروژن توزیع شده اند. اندازه گیری خواص کششی و فشاری نشان داد که با ریز کردن ساختار دانه زمینه، افزودن ذرات تقویت کننده و تشکیل فاز al3bc به صورت درجا، افزایش قابل توجهی در تنش تسلیم و استحکام نهایی آلیاژ al-2wt%cu به وجود آمد. بطوریکه استحکام نهایی کششی آلیاژ آلومینیوم نانوساختار، al-cu/2wt%b4c و al-cu/4wt%b4c به ترتیب حدود 148، 180 و 200 درصد بیشتر از آلیاژ آلومینیوم درشت دانه بود. اما انعطاف پذیری (ductility) به شدت کاهش و رفتار ترد از خود نشان داد.