خواص مکانیکی کامپوزیت های تیتانیومی دارای نانوپرکننده های گرافن چندلایه

خواص مکانیکی میکروسکوپی کامپوزیت های تیتانیوم دارای نانوپرکننده های گرافن چندلایه

Microscopic mechanical properties of titanium composites containing multi-layer graphene nanofillers

چکیده

در این پژوهش، تست های میکرونفوذگری /خراش کروی برای بررسی خواص مکانیکی میکروسکوپی کامپوزیت های زمینه فلزی تیتانیومی تقویت شده (TiMMCها) با گرافن چند لایه (MLG) تولید شده با تفجوشی پلاسمای جرقه ای (SPS) انجام شدند. طیف های رامان و مشاهدات میکروساختاری نشان دادند که MLGها از شرایط فراوری سخت SPS، سالم مانده و بطور همگنی در زمینه Ti توزیع شدند. تست های نفوذگری و خراش نشان داد که خواص مکانیکی در مقیاس میکروسکوپی TiMMC های تقویت شده با MLG نظیر استحکام تسلیم نفوذگری و مقاومت به خراش، شدیدا بهبود می یابند.

نتایج محاسبه شده نشان دادند که طول بحرانی بیشتر MLGهای افزوده شده، معیار طول بحرانی تقویت کننده را برآورده می کنند و مکانیزم های استحکام بخشی شامل افزایش چگالی نابجایی و مکانیزم اوراوان نقش مهمی در بهبود خواص مکانیکی بازی می نمایند. انتظار می رود این پژوهش درک بهتری از رفتار مکانیکی در مقیاس میکروسکوپی کامپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده با MLG ایجاد نماید.

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

ABSTRACT

In this research, instrumented spherical micro-indentation/scratch tests were conducted to investigate microscopic mechanical properties of multilayer graphene (MLG) reinforced titanium based metal matrix composites (TiMMCs) synthesized using spark plasma sintering (SPS). Raman spectra and microstructure observation illustrated that MLGs survive the harsh SPS processing conditions and homogeneously distribute in Ti matrix. Instrumented indentation and scratch tests showed that mechanical properties in microscopic scale of MLG reinforced TiMMCs such as indentation yield strength and scratch resistance are significantly improved. The computed results corroborated that the critical length of most of the added MLGs satisfies the criterion of critical length of the reinforcement, and the strengthening mechanisms including enhanced dislocation density and Orowan mechanism play significant roles in the improved mechanical properties. This research is expected to facilitate a better understanding of mechanical behavior in microscopic scale of MLG reinforced metal matrix composites.