خواص کششی بهبود یافته­ کامپوزیت منیزیم تقویت شده با نانوصفحات گرافن

Enhanced tensile properties of magnesium composites reinforced with graphene nanoplatelets

چکیده

هدف این تحقیق ساخت کامپوزیت زمینه فلزی منیزیم با استفاده از نانوصفحات گرافن (GNPs) می باشد که در آن برای بهبود خواص مکانیکی در دمای اتاق از فرایند متالورژی پودر استفاده شده است. برای بررسی های ریزساختاری و رفتار مکانیکی پودرهای کامپوزیتی و ماده بالک اکسترود شده از XRD، روش گرماسنجی افتراقی DSC، اسپکتروسکوپی رامان، TEM، SEM مجهز به EDS و تست های مکانیکی استفاده شد.
توزیع یکنواخت و سطح ویژه بالای GNP های قرار گرفته در زمینه منیزیم بر واحد حجم منجر به افزایش میکروسختی، استحکام کششی و کرنش شکست کامپوزیت شدند. برای مثال تقویت منیزیم خالص با ۰.۳ درصد وزنی GNP منجر به افزایش ۱۳۱ درصدی مدول یانگ، ۴۹.۵ درصدی استحکام تسلیم و ۷۴.۲ درصدی کرنش شکست در ماده اکسترود شده نسبت به خود منیزیم خالص می گردد. به علاوه، مقایسه خواص مکانیکی کامپوزیت سنتز شده با کامپوزیت گزارش شده Mg-CNTs نشان می دهد که GNPها به دلیل سطح ویژه بالاتر کارایی بهتری نسبت به CNTها دارند.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The aim of this studys is to fabricate magnesium reinforced metal matrix composites using graphene nanoplatelets (GNPs) via powder metallurgy processing in order to enhance room temperature mechanical properties. The microstructural evaluation and mechanical behaviors of composite powders and extruded bulk materials were examined by X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), Raman spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy-dispersive spectrometer and mechanical tests.

The uniform dispersion and large specific surface area per volume of GNPs embedded in magnesium matrix led to increament in microhardness, tensile strength and fracture strains of the composites. For example, when employing the pure magnesium reinforced with 0.30 wt% GNPs, the increase of Young’s modulus, yield strength, and failure strain of extruded nanocomposite was   þ۱۳۱%, þ۴۹.۵% and þ۷۴.۲% respectively, compared to those of extruded materials with no GNPs additive. Additionally, mechanical properties of synthesized composites were compared with previously reported Mg–CNTs composites. It was found that GNPs outperform CNTs due their high specific surface area.