Effect of Particle Volume Fraction on the Tensile Properties of Composite Al6061/SiC Materials by Hot Extrusion

محورهای موضوعی : فصلنامه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک

محمد رضا ستاری ¹ (دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی متالورژی و مواد دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی تهران)
محمد رنجبران ² (استادیار دانشکده مهندسی متالورژی و مواد دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی تهران)

تاریخ دریافت : 1394/07/06 تاریخ پذیرش : 1394/07/06 تاریخ انتشار : 1391/04/01

کلید واژه: Aluminium Matrix Composite, Silicon Carbide Particle, Extrusion Process, Porosity, Tensile Properties,

چکیده مقاله :

In the present study the effect of phase volume fraction on the reinforcement of microstructure and tensile properties of composite extrusion process Al6061/SiC has been studied. For this purpose, the base alloy Al6061 using pure aluminum ingots, silicon, of Al-50% Mg, Al-10% Cr and a thin copper rod was prepared. Next, the composite Al6061/5% SiC, Al6061/10% SiC, Al6061/15% SiC and Al6061/20% SiC through the addition of various amounts of silicon carbide particles was prepared by cast stirring. For composite samples containing different volume fractions of the reinforced SiC, hot extrusion operation was performed. Evaluation of microstructure using light and electron microscope was performed. During the study, it was observed that with the increasing amount of reinforcement, porosity and pores in the microstructure was increased. The extrusion process reduces the amount of porosity as well as creating fine reinforcement. In order to investigate the effect of extrusion process on the mechanical properties of the composite, tensile test were used. Results showed that, with increasing SiC weight to 5 percent, it will increase ultimate tensile strength of the composite. In addition, it is shown that the extrusion process will result a homogenous particles distribution which in turn will improve the tensile stress.

چکیده انگلیسی:

در این پژوهش تاثیر کسر حجمی فاز تقویت کننده برخواص کششی کامپوزیت  Al6061/SiC با اعمال اکستروژن گرم مورد بررسی قرار می­گیرد.کامپوزیت های آلومینیم – سیلیسیم به دلیل خواص سایشی و مکانیکی بالا مورد توجه هستند. برای انجام این تحقیق کامپوزیت Al6061/SiC با درصدهای مختلف 5، 10 ، 15 و 20 درصد کاربید سیلیسیم به روش ریخته­گری هم­زدنی تولیدشد و بر روی نمونه‎های کامپوزیتی حاوی کسرهای حجمی ذکرشده، عملیات اکستروژن گرم انجام شد. سپس خواص کششی محصول مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه بررسی­های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی انجام شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزایش میزان کاربید سیلیسیم تا 5 درصد وزنی باعث افزایش استحکام کششی کامپوزیت فوق گردید. همچنین اعمال فرآیند اکستروژن باعث کاهش میزان تخلخل نسبت به حالت ریختگی و در نتیجه بهبود خواص کششی شد.

منابع و مأخذ:

[1] Miracle D.B., “Metal matrix composites- From science to technological significance, Composites Science and Technology, vol. 65, 2005, pp. 2526-2540.

[2] Matthews F.L., Rawlings R.D., “Composite Materials: Engineering and Science”, 2009, London, Chapman & Hall.

[3] Callister W.D., “Materials Science and Engineering: An Introduction”, Wiley Asiua Student, 2008, USA, Chapman & Hall.

[4] Taha M.A., “Practicalization of Cast Metal Matrix Composites (MMCCs)”, Materials and Design, vol. 22(6), 2001, pp. 431-441.

[5] Allison J.E., Cole. G.S., “Metal-Matrix Composites in the Automotive Industry: Opportunities and Challenges”, JOM, vol. 45(1), 1993, pp. 19-24.

[6] Srivatsan T.S., Ibrahim I.A., Mohamed F.A., Lavernia E.J., “Processing Techniques for Particulate Reinforced Metal Aluminum Matrix Composites”, Journal of Materials Science, vol. 26(22), 1991, pp. 5965- 5978.

[7] Clegg A., “Squeeze Casting, A New Process Technology for the Engineer”, Foundry Trade Journal, vol. 166(354), 1993, pp. 484-485.

[8] Wua Y., Kim G.Y., Anderson I.E., Lograsso T.A., “Fabrication of Al6061 composite with high SiC particle loading by semi-solid powder processing”, vol. 58(13), 2010, pp. 4398-4405.

[9] Verma S.K., Fishman S.G., “Manufacturing of Composites by Squeeze Casting”, Proceeding of the International Symposium on Advances in Cast Reinforced Metal Composites, Chicago, Illinois, USA, 1988, pp. 24-30

[10] Cöcen Ü., Önel K., “Ductility and strength of extruded SiCp/aluminum-alloy composites”, Composites Science and Technology, vol. 62(12), 2002, pp. 275-282