بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي نانو كامپوزيت Al-SiC توليدشده به روش ريخته‌گري گردابي

Evaluation of the microstructure and mechanical properties of Al-SiC nanocomposite fabricated by stir casting

در اين پژوهش نانو كامپوزيت‌هاي ذره‌اي زمينه آلومينيم A356 تقويت‌شده با 1 و 1.5 درصد وزني ذرات SiC با ميانگين اندازه ذرات 50 نانومتر به روش ريخته‌گري گردابي توليد شد و سپس روي كامپوزيت‌هاي به‌دست‌آمده عمليات حرارتي T6 انجام شد. خواص مكانيكي مانند آزمون سختي و آزمون كشش نمونه‌هاي نانو كامپوزيتي موردبررسي قرار گرفت. همچنين ريزساختار نمونه ها توسط ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي بررسي شد. بررسي نتايج نشان داد كه نمونه‌هاي نانو كامپوزيتي عمليات حرارتي T6 شده، سختي و استحكام قابل‌توجهي نسبت به نانو كامپوزيت‌هاي بدون عمليات حرارتي داشتند. اين افزايش در خواص مكانيكي مي تواند به دليل ايجاد فاز Mg2Si و ذرات سيليسيم كروي ‌باشد. همچنين با افزايش درصد وزني نانو ذرات SiC، استحكام و سختي افزايش يافت به‌طوري‌كه بيشترين استحكام كششي و سختي در 1.5 درصد وزني به دست آمد. استحكام كششي و سختي نانو كامپوزيت با 1.5 درصد وزني SiC قبل و بعد از عمليات حرارتي T6 به ترتيب، 177 MPaو 236 MPa و HBN 80 و HBN 123 به دست آمد. سطح شكست نمونه ها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي موردمطالعه قرار گرفت و مشاهده شد كه شكست تمام نمونه ها، شكست ترد بوده است.

In this study, particulate nanocomposites with A356 aluminum alloy as a matrix reinforced with 1 and 1.5 wt.% SiC nanoparticles with 50 nm average grain size were fabricated by stir casting method and then the obtained composites were subjected to T6 heat treatment. The mechanical properties such as Hardness Test and Tensile Test of composites samples were investigated. Microstructures of the samples were also investigated by using optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM). The results show that T6 heat treated nanocomposites have significantly higher hardness and tensile strength compared to the nanocomposites without heat treatment. The enhancement in the mechanical properties is due to the formation of Mg2Si phase and globular silicon particles. Also, increasing of concentration of SiC nanoparticles led to improvement in hardness and tensile strength, so that the highest tensile strength and hardness was obtained for the 1.5 wt.% SiC nanocomposite. Tensile strength and hardness of 1.5 wt% SiC nanocomposites before and after T6 heat treatment achieved 177 MPa and 236 MPa and 80 HBN and 123 HBN, respectively. Fracture surfaces studied using SEM show that failure of all samples is brittle fracture.