نویسنده

دانشگاه سمنان، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، سمنان، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر تاثیر افزایش درصد آلومینا به مقدار 0، 5، 10 و 15 درصد وزنی و فرایند آنیلینگ بر ریزساختار کامپوزیت 3O2Al/ Mg10- Al مورد بررسی قرار گرفت. فرایند آسیاکاری در یک آسیای سیاره‌ای انرژی بالا تحت اتمسفر آرگون انجام شد. سپس پودرها در دمای 400 درجه سانتی‌گراد به مدت 45 دقیقه آنیل شدند. برای بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات پودر از تکنیک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده گردید. آنالیز پراش اشعه ایکس(XRD) برای تعیین اندازه دانه، کرنش شبکه، پارامتر شبکه و تشخیص فازهای تشکیل شده، مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش ذرات آلومینا باعث تسریع در فرایند آلیاژسازی مکانیکی شده و یک حالت پایا در ذرات پودر حاصل می‌شود. افزایش درصد آلومینا منجر به کاهش اندازه دانه از حدود 32 میکرون به 15 میکرون، افزایش کرنش شبکه تا 0.7 درصد و افزایش پارامتر شبکه قبل از آنیل و ممانعت از افزایش بیش از حد اندازه دانه‌ها بعد از آنیل می‌شود. بعد از فرایند آنیلینگ به دلیل پدیده آگلومراسیون افزایش اندازه ذرات پودر مشاهده گردید. همچنین به دلیل انجام فرایند بازبلوری (recrystallization) افزایش اندازه دانه، کاهش کرنش شبکه و کاهش پارامتر شبکه مشاهده شد. برای نمونه‌های با درصد بالاتر فاز تقوبت کننده تغییرات ریزساختار بعد از آنیل خیلی کم‌تر ایجاد شد. همچنین بعد از آنیل تشکیل فاز 2Mg3Al در پیک‌های XRD مشاهده شده که این فاز تا حدی از فرایند بازبلوری در نمونه‌ها جلوگیری می‌کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Reinforcement and Annealing Effect on Microstructural Properties of Al-10Mg/Al21O3 Nanocomposites Prepared with Mechanical Alloying Techniques

نویسنده [English]

  • Manouchehr Sobhani

Semnan University, Faculty of Materials & Metallurgical Engineering, Semnan, Iran.

چکیده [English]

In the present work the Al2O3 content (0, 5, 10, 15 wt%) and annealing effect on the microstructural properties of Al-10Mg alloy was investigated.The milling process of the composites was carried out under argon atmosphere. Milled powders were pressed and annealed at 400 °C for 45 min. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) devices were applied to microstructural and phase transformations studies of the prepared composites. The results show that the mechanical alloying process accelerates due to alumina content increment and it results in the formation of a steady-state condition. The alumina increasing cause to decrement of the matrix grain size from 32 to about 15 mm before annealing and it prevent the abnormal grain growth after annealing. Increasing in the grain size occurs after annealing process due to the particles agglomeration. Also, grain growth, lattice strain decrement and lattice parameter decrement were observed as a result of recrystallization. The microstructural did not show significant changes for the samples with high quantity of alumina. Formation of Al3Mg2 phase after annealing, observed at the X-ray patterns, can prevent from further grain growth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanostructured Composite
  • mechanical alloying
  • Microstructure
  • Annealing
  1. Suryanarayana, C., Mechanical alloying and milling, Journal of Progress in Materials Science, 2001, 46, 1-184.
  2. Fogagnolo, J.B., Ruiz-Navas, E.M., Robert, M.H., Torralba, J.M., The effects of mechanical alloying on the compressibility of aluminium matrix composite powder, journal of Materials Science and Engineering A, 2003, 355, 50-55.
  3. Fogagnolo, J.B., Robert, M.H., Torralba, J.M., Mechanically alloyed AlN particle-reinforced Al-6061 matrix composites: Powder processing, consolidation and mechanical strength and hardness of the as-extruded materials, journal of Materials Science and Engineering A, 2006,426, 85-94.
  4. Tavoosi, M., Karimzadeh, F., Enayati, M.H., Fabrication of Al–Zn/α-Al2O3 nanocomposite by mechanical alloying, Journal of Materials Letters, 2008, 62, 282–285.
  5. Huo, H., Woo, K.D., In situsynthesis of Al2O3 particulate-reinforced Al matrix composite by low temperature sintering, Journal of Materials Science and Engineering, 2006, 41, 3249–3253.
  6. Zebarjad, S.M., Sajjadi, S.A., Dependency of physical and mechanical properties of mechanical alloyed Al–Al2O3 composite on milling time, Journal of Materials and Design, 2007, 28, 2113–2120.
  7. Al-Aqeeli, N., Mendoza-Suarez, G., Suryanarayana, C., Drew, R.A.L., Development of new Al-based nanocomposites by mechanical alloying, Journal of Materials Science and Engineering A, 2008, 480, 392–396.
  8. Massalski, T.B., Binary alloy phase diagrams, ASM international, 1991, p. 170.
  9. Umbrajkar, S.M., Schoenitz, M., Jones, S.R. Dreizin, E.L., Effect of temperature on synthesis and properties of aluminum–magnesium mechanical alloys, Journal of Alloys and Compounds, 2005, 402, 70–77.
  10. Saboor Bagherzadeh, E., Dopita, M., Mütze, T., Peuker, U.A., Morphological and structural studies on Al reinforced by Al2O3 via mechanical alloying, Advanced Powder Technology, 2015, 26, 487-493.
  11. Ozdemir, I., Ahrens, S., Mucklich, S., Wielage, , Nanocrystalline Al–Al2O3p and SiCp composites produced by high-energy ball milling, journal of materials processing technology, 2008, 205, 111–118.
  12. Koch, C.C., Ovidko, I.A., Seal, S., Veprek, S., Structural Nanocrystalline Materials Fundamentals and Applications, New York, Cambridge University Press, 2007.
  13. Suryanarayana, C., Norton, M.G., X-Ray Diffraction A Practical Approach, Plenum Press, New Yourk and London, 1998.
  14. Hafizpour, H.R., Simchi, A., Parvizi, S., Analysis of the compaction behavior of Al-SiC nanocomposites using linear and non-linear compaction equations, Advanced Powder Technology, 2010, 21, 273-278.
  15. Fogagnolo, J.B., Velasco, F., Robert, M.H., Torralba, J.M., The effects of mechanical alloying on the morphology, microstructure and properties of aluminium matrix composite powders, journal of Materials Science and Engineering A, 2003, 342, 131-143.
  16. Scudino, S., Sakaliyska, M., Surreddi, K.B., Eckert, J., Mechanical alloying and milling of Al–Mg alloys, Journal of Alloys and Compounds, 2009, 483, 2-7. 
  17. Crivello, J. C., Nobuki, T., Kuji, T., Limits of the MgeAl g-phase range by ball-milling, Intermetallics, 2007, 15, 1432-1437. 
  18. Hamana, D., Baziz, L., Bouchear, M., Kinetics and mechanism of formation and transformation of metastable β′-phase in Al–Mg alloys, Materials Chemistry and Physics, 2004, 84, 112-119. 
  19. Singh, D., Suryanarayana, C., Mertus, L., Chen, R.H., Extended homogeneity range of intermetallic phases in mechanically alloyed Mg–Al alloys ,Intermetallics, 2003, 11, 96-99. 
  20. Zhao, L., Zwick, J., Lugscheider, E., The influence of milling parameters on the properties of the milled powders and the resultant coatings, Surface and Coatings Technolog, 2003,168, 179–185. 
  21. Saberi, Y., Zebarjadb, S.M., Akbari, G.H., On the role of nano-size SiC on lattice strain and grain size of Al/SiC nanocomposite, Journal of Alloys and Compounds, 2009, 484, 637-640. 
  22. Zhang, F.L., Wangb, C.Y., Zhu, M., Nanostructured WC/Co composite powder prepared by high energy ball milling, Scripta Materialia, 2003, 49, 1123–1128. 
  23. Delshad Chermahinia, M., Sharafi, S., Shokrollahi, H., Zandrahimia, M., shafyei, A., The evolution of heating rate on the microstructural and magnetic properties of milled nanostructured Fe1−xCox (x = 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 and 0.7) powders, Journal of Alloys and Compounds, 2009, 484, 54-58