Microstructural features and mechanical properties of Al 5083-SiCp metal matrix nanocomposites produced by high energy ball milling and spark plasma sintering

ویژگی های میکروساختاری و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت زمینه فلزی Al 5083-SiCp تولید شده توسط آسیاب کاری گلوله ای انرژی بالا و زینترینگ پلاسمای جرقه ای

ABSTRACT

Al 5083 alloy powder with 10 wt.% (∼۸.۴۳ vol.%) of silicon carbide (SiCp) nanoparticulates having size of ∼۲۰ nm were milled using a high-energy planetary ball mill to produce Al 5083/10 wt.% SiCp (Al 5083/SiCp) nanocomposite. Subsequently, the milled powders were consolidated and sintered by employing spark plasma sintering (SPS) technique in order to attain the near theoretical densification while retaining the nanostructure of Al 5083 matrix embedded with uniformly distributed SiCp. High resolution transmission microscopy (HR-TEM) analysis revealed the grain morphology and grain size of the Al 5083 matrix along with the interfacial microstructure between Al 5083 matrix and SiCp particulates. The crystallite size of ball milled Al 5083 matrix was observed to be ∼۲۵ nm and was coarsened up to 30 nm after rapid consolidation and sintering using SPS. Compressive strength and elastic modulus of Al 5083/SiCp metal matrix nanocomposites was significantly increased to that of the un-reinforced Al 5083 alloy. Nanoindentation measurements on these nanocomposites demonstrated the hardness of ∼۲۸۰ HV with an elastic modulus of 126 GPa.

 جهت دانلود رایگان نسخه لاتین این مقاله اینجا کلیک کنید .

چکیده

پودر آلیاژی Al5083 به همراه ۱۰ درصد وزنی (تقریباً ۴۳/۸ درصد حجمی) از نانو ذرات کاربید سیلیکون (SiCp) دارای اندازه­ی تقریباً nm20 از نانو ذرات کاربید سیلیکون (SiCp) به منظور تولید نانوکامپوزیت Al 5083/10 wt.% SiCp (Al5083/SiCp) مورد استفاده قرار گرفت. در ادامه، پودرهای آسیاب­کاری شده متراکم و توسط زینترینگ پلاسمای جرقه­ای (SPS) به منظور دستیابی به دانسیته­ی تئوری زینتر شدند در حالی­که زمینه­ی Al 5083 نانو ساختار شده و ذرات SiCp به صورت یکنواخت درون این زمینه جا داده شده­اند. آنالیز میکروسکوپ الکترونی نوری با وضوح بالا (HR-TEM) مورفولوژی و اندازه­ی دانه زمینه Al 5083 را در امتداد میکروساختاری با فصل مشترک بین زمینه Al 5083 و ذرات SiCp نشان داد. اندازه­ی کریستالیت زمینه Al 5083 تقریباً nm25 بدست آمد و بعد از تراکم سریع و زینترینگ نوسط SPS تا nm30 افزایش یافت. استحکام  فشاری و مدول الاستیک نانو کامپوزیت زمینه فلزی Al 5083/SiCp به طور قابل ملاحظه­ای نسبت به آلیاژ Al 5083 تقویت نشده افزایش یافت. اندازه­گیری­های ریز سختی این نانوکامپوزیت­ها سختی HV280 و مدول الاستیک GPa126 را تعیین کرد.