خواص مكانيكي و ريزساختاري نانو كامپوزيت هيبريدي Al/CNT-Al2O3 توليد شده توسط فرآيند اتصال نورد انباشتي

Mechanical and microstructure properties of Al/CNT-Al2O3 hybrid nanocomposite produced by accumulative roll bonding process

در سال هاي اخير، به منظور كاهش مصرف انرژي و آلودگي محيطي، كاهش وزن اجزاء در صنايع مختلفي مانند اتومبيل سازي، حمل و نقل و هوا فضا، توجهات بسياري را به خود اختصاص داده است. بنابراين كامپوزيت هاي زمينه آلومينيمي تقويت شده با ذرات آلومينا و نانوتيوب كربني به دليل نسبت استحكام به وزن بالا، جهت كاربرد در همچون صنايعي مورد توجه بسياري از محققان قرار گرفته است. در تحقيق حاضر، نانو كامپوزيت Al/CNT-Al2O3 با استفاده از 6 پاس فرآيند اتصال نورد انباشتي(ARB) توليد گرديد. براي توليد اين نانوكامپوزيت، از مخلوط نانولوله‌هاي كربني چند جداره (1 درصد وزني) و آلومينا (2 درصد وزني) آسياي گلوله‌ي شده به عنوان تقويت كننده استفاده شد. تحولات ريزساختاري و خواص مكانيكي نانو كامپوزيت در پاس‌هاي مختلف فرآيند اتصال نورد انباشتي مورد بحث و بررسي قرارگرفت. تصاوير ميكروسكپ الكتروني بهبود پراكنش تقويت كننده‌ها را با افزايش تعداد پاس‌هاي نورد نشان مي‌دهد. نتايج حاصل از آزمون پراش اشعه ايكس نشان دهنده‌ي كاهش اندازه‌ي دانه‌ها با افزايش تعداد پاس‌هاي نورد مي باشد به گونه‌اي كه اندازه‌ي دانه زمينه‌ي از 77‌ نانومتر براي آلومينيم در پاس 11 به 53.3 نانومتر براي كامپوزيت در پاس 6 رسيد. خواص مكانيكي كامپوزيت بهبود قابل توجه‌ي يافت به گونه‌اي كه نتايج افزايش 5.9 و 3 برابري استحكام كششي و سختي نانوكامپوزيت نورد شده بعد از 6 پاس نسبت به آلومينيوم آنيل شده را تاييد كردند.

In recent years, many attentions have been paid to decrease of the weight of components in automotive, transport and aeronautical industries, in respect of reduction of energy consumption and environmental pollution. Therefore, low-density aluminum alloys reinforced with nanoparticles especially CNT and Al2O3 have been broadly considered for application in such industries due to high strength/weight ratio. In current work, Al-CNT-Al2O3 nanocomposite was produced by accumulative roll bonding (ARB) after 6 passes. CNT-Al2O3 composite with 1wt% multi-wall carbon nanotube (MWCNT) and 2wt% nano-alumina was prepared by ball milling process. The effect of the ARB cycles on the microstructure and mechanical properties of nanocomposite were studied by field emission scanning electron microscopy images (FESEM), X-ray diffraction data, tensile and micro hardness results. FESEM images showed the uniform distribution and high quality bonding of carbon nanotubes in the matrix. X-ray diffraction analysis indicated the composite nanostructure formation with the crystal size of 53.3 nm after 6 cycles of ARB compared to 77 nm of Al after pass 11. The results obtained by the tensile and hardness tests showed that at the end of ARB process, ultimate strength was 5.9 times, and hardness was 3 times more than those of the annealed aluminum.