Комплексное исследование металло-матричного композита на основе Al, упрочнённого гибридными наночастицами

Р. Венкатеш$^{1}$, Вадди Сешагири Рао$^{2}$, Сатхиш Ренгараджан$^{2}$

$^{1}$Sathyabama Institute of Science and Technology, Research Scholar, Jeppiaar Nagar, Rajiv Gandhi Road, 600119 Chennai, India
$^{2}$St. Joseph’s College of Engineering, OMR, 600119 Chennai, India

Получена: 15.11.2018; окончательный вариант - 28.01.2019. Скачать: PDF

В данном экспериментальном исследовании изучено поведение при механообработке алюминиевой матрицы, усиленной гибридными нанокомпозитами, с учётом их широкого применения, в частности, в системах опорных конструкций. Алюминиевый сплав, медь (металл), окись алюминия (керамика) и графит (аллотропная форма углерода) были выбраны для разработки композитов, они оправдывают термин «гибридный». Эти материалы были смешаны в пропорции Al6061 — 70%, Al$_2$O$_3$ — 12%, Cu — 9%, Gr — 9% по массе и обработаны методом механического легирования, в результате чего средний размер частиц составил 70 нм. Методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии подтверждено, что материалы перешли в наносостояние. Пластины и стержни, похожие по форме, были изготовлены из этих композиционных материалов методом литья с перемешиванием при температуре 500°C и скорости вращения 300 об/мин. В гибридных нанокомпозитах были достигнуты максимальные значения предельной прочности в 156 МПа и твёрдости в 431,4 МПа (44 HV). Для оценки обрабатываемости материала было использовано процесс резки проволоки путём электроэрозионной обработки. Для многокритериальной оптимизации был использован метод Тагучи. Для получения коэффициента корреляции осуществлен дисперсионный анализ. Небольшое исследование было также проведено, чтобы понять особенности износостойкости разрабатываемого материала. При нормальных условиях нагрузки наблюдалась скорость износа в 0,54$\cdot10^{-10}$ м$^2$/кг.

Ключевые слова: нанопорошки, керамика, металлы и сплавы, механические испытания, механическая обработка, износ.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v41/i04/0481.html

PACS: 81.05.Bx, 81.05.Ni, 81.07.Wx, 81.20.Wk, 81.40.Pq, 81.70.Bt


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. G. M. Owolabi, A. G. Odeshi, M. N. K. Singh, and M. N. Bassim, Mater. Sci. Eng. A, 457: 114 (2007). Crossref
  2. D. S. Prasad and C. Shoba, J. Mater. Res. Tech., 3, Iss. 2: 172 (2014). Crossref
  3. K. K. Alaneme and M. O. Bodunrin, J. Miner. Mater. Char. Eng., 10 (12): 1153 (2011). Crossref
  4. M. Kok, J. Mater. Process. Tech., 161 (3): 381 (2005). Crossref
  5. R. D. Haghighi, S. A. J. Jahromi, and A. Moresedgh, J. Mater. Eng. Perform., 21: 1885 (2012). Crossref
  6. A. Baradeswaran and A. Elaya Perumal, Composite Part B: Engineering, 56: 464 (2014). Crossref
  7. Akhtar S. Khan, Babak Farrokh, and Laszlo Takacs, Mater. Sci. Eng. A, 489: 77 (2008). Crossref
  8. M. O. Vasyliev, B. M. Mordyuk, S. I. Sidorenko, S. M. Voloshko, A. P. Burmak, and M. V. Kindrachuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 38, No. 4: 545 (2016). Crossref
  9. N. Raghumatham, E. K. Loannidis, and T. Sheppard, J. Mater. Sci., 26: 985 (1991). Crossref
  10. Y. N. Liang and Z. Y. Ma, J. Mater. Sci. Lett., 1: 114 (1995). Crossref
  11. N. Ch. Kaushik and R. N. Rao, Tribol. Int., 103: 298 (2016). Crossref
  12. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, Yu. V. Milman, M. O. Iefimov, E. Grinkevych, A. V. Sameljuk, and I. V. Tkachenko, Wear, 319: 84 (2014). Crossref
  13. E. Gikunoo, O. Omotoso, and I. N. A. Oguocha, Mater. Sci. Tech., 21 (2): 143-52 (2005). Crossref
  14. Sanjeev Garg, Alakesh Manna, and Ajai Jain, Arab J. Sci. Eng., 38: 3471 (2013). Crossref
  15. Mendoza-Duarte José Manuel, Estrada-Guel Ivanovich, Robles-Hernandez Francisco Carlos, Carreño-Gallardo Caleb, López-Meléndez Claudia, and Martínez-Sánchez Roberto, Mat. Res., 19, Suppl. 1: 13 (2016). Crossref
  16. Sanjeev Kumar Garg and Alakesh Manna, J. Eng. Res., 1, No. 1: 213 (2013).
  17. S.K. Garg, A. Manna, and A. Jain, J Braz. Soc. Mech. Sci. Eng., 38: 481 (2016). Crossref
  18. Vikas Pare, J. Mech. Eng., 61, No. 3: 176 (2015). Crossref
  19. B. Stojanovic, M. Babic, S. Mitrovic, A. Vencl, N. Miloradovic, and M. Pantic, J. Balkan Tribol. Assoc., 19, No. 1: 83 (2013).
  20. N. E. Arun Kumar and A. Suresh Babu, Mater. Manuf. Processes, 33, No. 1: 85 (2017). Crossref
  21. N. E. Arun Kumar, A. Suresh Babu, and D. Murali, International Journal of Chemical Sciences, Published by Sadguru Publications, Vol. 14, Iss. 2: 1051 (2016).
  22. R. Venkatesh and V. S. Rao, Defence Tech., 14: 346 (2018). Crossref
  23. D. Jeyasimman, Mater. Des., 64: 783 (2014). Crossref
  24. Ratna Deepika and Manikonda Satyanarayana, Mater. Today Proc., 5, Iss. 9, Part 3: 20104 (2018). Crossref
  25. S. Baskaran and V. Anandakrishnan, Mater. Today Proc., 5, Iss. 6: 14273 (2018). Crossref
  26. Inderdeep Singh, Sarbjit Singh, and Abhishek Singh, Mach. Mach. Tool., Research and Development Woodhead Publishing Reviews: Mechanical Engineering Series: 169 (2013). Crossref
  27. A. Pramanik, International J. Mach. Tool. Manufacture, 86, November: 44 (2014). Crossref