نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، تهران، ایران

2 دانشجوی مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، تهران، ایران

10.30501/jamt.2021.251930.1131

چکیده

در تحقیق حاضر، تأثیر افزودن نانوذرات دی‌بورید تیتانیم (TiB2) بر ریزساختار و خواص کششی کامپوزیت زمینه آلومینیوم 5083 مورد مطالعه قرار گرفت. کامپوزیت‌های Al5083-TiB2 (با 5 و 10 درصد وزنی تقویت‌کننده) به همراه افزودنی‌های زیرکونیم (Zr) و اکسید سریم (CeO2) با درصد‌های مختلف وزنی به روش ریخته‌گری گردابی در دمای C°1000 تحت فرآیند درجا تولید شدند. سپس نمونه‌ها به‌منظور توزیع یکنواخت تقویت‌کننده‌ها در زمینه تحت فرآیند اکستروژن گرم قرار گرفتند. نانوذرات TiB2 مورد استفاده در این تحقیق با روش درجا بوسیله پیش مواد کریولیت (Na3AlF6) و اکسید تیتانیم (TiO2) و پتاسیم تترا فلورو بوراید (KBF4) در مذاب آلومینیوم فرآوری شد. به‌منظور بررسی ریزساختار، سطوح و مکانیزم شکست نمونه‌ها از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ نوری (OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. نتایج آزمون کشش نشان داد افزودن 10 درصد وزنی ذرات TiB2 وزنی باعث افزایش 7/17 درصدی استحکام کششی نهایی و کاهش 2/19 درصدی کرنش نسبت به نمونه بدون تقویت‌کننده می‌شود. همچنین، افزودن Zr و CeO2 به علت حذف ترکیب فلزی Al3Ti و مکانیزم عدم تطابق (ضرایب) انبساط حرارتی با زمینه باعث افزایش 8/35 درصدی استحکام و 6/78 درصدی کرنش نمونه حاوی 10 درصد تقویت‌کننده نسبت به نمونه بدون تقویت‌کننده شد. همچنین آنیل کردن بعد از مرحله اکستروژن در نمونه حاوی 10 درصد وزنی TiB2 باعث کاهش استحکام کششی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation on the microstructure and tensile properties of Al5083-TiB2 nanocomposites produced by stir casting method

نویسندگان [English]

  • Ali Alizadeh 1
  • mehdi Abdollahi 2

1 Department of Material Engineering, Malek Ashtar University of Technology,Tehran, Iran

2 Department of Material Engineering, Malek Ashtar University of Technology,Tehran, Iran

چکیده [English]

This study was conducted to investigate the effect of adding titanium diboride (TiB2) nanoparticles on the microstructure and tensile properties of the Al5083 matrix composite. Al 5083/TiB2 metal matrix composites (with 5 and 10 wt.% reinforcement) along with zirconium (Zr) and cerium oxide (CeO2) additives with different wt.% were fabricated by in situ-stir casting at 1000°C. The samples were then subjected to hot extrusion for uniform distribution of reinforcements in the matrix. TiB2 nanoparticles were in-situ processed in molten aluminum using the precursors such as cryolite (Na3AlF6), titanium oxide (TiO2), and potassium tetrafluoroborate (KBF4). The microstructure, surfaces, and failure mechanism of the samples were investigated using X-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM), and scanning electron microscopy (SEM). Tensile test results showed that the addition of 10 wt.% TiB2 particles increased the ultimate tensile strength by 17.7% and decreased the strain by 19.2% compared to the sample without reinforcement. Besides, the addition of Zr and CeO2 increased the strength by 35.8% and the strain of the sample containing 78% by 10% reinforcement compared to the sample without reinforcement due to the removal of intermetallic compound Al3Ti and the incompatibility between coefficients of thermal expansion (CTE) with the matrix. Also, post-extrusion annealing in the sample with 10 wt.% TiB2 reduced the tensile strength.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Al5083 alloy
  • Titanium diboride
  • stir casting
  • Hot extrusion