بررسی رفتار کار گرم نانوکامپوزیت های al6061/al2o3 تولید شده به روش ریخته گری گردابی

مواد مرکب یا کامپوزیتی تقویت شده با ذرات سخت، به دلیل استحکام، سختی و مقاومت به سایش و خزش قابل قبول، جایگاه ویژه ای را در صنایع مختلف پیدا کرده اند. این مواد در صنایع خودروسازی، نظامی و هواپیماسازی به طور فراوان مورد استفاده قرار می گیرند. هدف این تحقیق بررسی تاثیر اضافه کردن نانو ذرات با درصدهای وزنی مختلف و با روشی جدید، روی خواص مکانیکی و ریزساختاری آلیاژ aa6061، در دماهای محیط وهمچنین بررسی رفتار تغییرشکل فشاری گرم آن ها بود. برای این منظور، ابتدا آسیاکاری نانوذرات آلومینا و ذرات میکرونی آلومینیم انجام شد تا توزیع یکنواختی از نانوذرات به دست آید. سپس پودر آماده شده، توسط گاز آرگون به درون مذاب آلومینیم تزریق شد تا نانوکامپوزیت های al6061/al2o3 توسط فرایند ریخته گری گردابی تولید شوند. آنگاه به خاطر حذف عیوب ریخته گری، نمونه ها در دمایc°550 اکسترود شدند. نتایج بررسی ریزساختاری نشان دادکه توزیع ذرات در زمینه آلومینیمی یکنواخت بوده و ذرات کلوخه ای شده اندکی در زمینه وجود دارند. همچنین مشخص شد که اضافه کردن ذرات نانو باعث ریزدانه شدن ریزساختار کامپوزیت شده است. از طرفی، معلوم شد که با افزایش میزان ذرات نانو، استحکام تسلیم و کششی نانوکامپوزیت های ریختگی در دمای محیط افزایش می یابد و فرایند اکستروژن نیز تاثیر بسیار مثبتی روی افزایش استحکام دارد. نتایج بررسی سطح شکست نشان دادند که کامپوزیت ها در حالت ریختگی شکست بین دانه ای را تجربه می کنند، در حالی که در حالت اکسترود شده سطح شکست حاوی ترکیبی از شکست نرم و ترد بود. رفتار کارگرم آلیاژ aa6061 و نانوکامپوزیت های al6061/al2o3 با 5/0 و 1 درصد تقویت کننده در محدوده دمایی c°500-350 و نرخ های کرنش s-15/0-0005/0 توسط آزمون فشار گرم مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای فرایند مانند دما، نرخ کرنش و تنش سیلان بدست آمده از منحنی های آلیاژ aa6061 و نانوکامپوزیت های al6061/al2o3 توسط تابع سینوس هیپربولیک به هم مرتبط شدند وانرژی محرکه برای آلیاژ aa6061 274 و نانوکامپوزیت با 5/0 درصد آلومینا، 285 و برای نانوکامپوزیت با 1 درصد آلومینا kj/mol320 بدست آمد. مقدار انرژی محرکه بالاتر برای نانوکامپوزیت ها به دلیل تاثیر حضور ذرات نانو بود زیرا این ذرات از مهاجرت مرزدانه ممانعت کرده (پایداری ریزساختاری) و باعث تاخیر در شروع مکانیزم های کارنرمی می شوند.