بررسی ریزساختار و خواص کششی نانوکامپوزیت‌های al5083-tib2 تولیدشده به روش ریخته‌گری گردابی

در پژوهش حاضر، تاثیر افزودن نانوذرات دی‌بورید تیتانیم (tib2) بر ریزساختار و خواص کششی کامپوزیت زمینه آلومینیوم 5083 مطالعه و بررسی شد. کامپوزیت‌هایal5083tib2  (با 5 و 10 درصد وزنی تقویت‌کننده)، همراه با افزودنی‌های زیرکونیم (zr) و اکسید سریم (ceo2)، با درصد‌های مختلف وزنی و به روش ریخته‌گری گردابی، در دمای 1000 درجه سلسیوس، تحت فرایند درجا تولید شدند. سپس نمونه‌ها، به‌منظور‌ توزیع یکنواخت تقویت‌کننده‌ها در زمینه، تحت فرایند اکستروژن گرم قرار گرفتند. نانوذرات tib2 مورد استفاده در این پژوهش، با روش درجا، به‌وسیله پیش‌ماده‌های کریولیت (na3alf6)، اکسید تیتانیم (tio2) و پتاسیم تترا‌فلورو بوراید (kbf4)، در مذاب آلومینیوم فراوری شد. به‌منظور‌ بررسی ریزساختار، سطوح و سازوکار شکست نمونه‌ها، از آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ نوری (om) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. نتایج آزمون کشش نشان داد که افزودن 10 درصد وزنی ذرات tib2، در مقایسه با نمونه بدون تقویت‌کننده، باعث افزایش 17.7 درصدی استحکام کششی نهایی و کاهش 19.2 درصدی کرنش می‌شود. همچنین، افزودن zr و ceo2، به‌علت حذف ترکیب بین‌فلزی al3ti و سازوکار عدم‌تطابق (ضرایب) انبساط حرارتی با زمینه، در مقایسه با نمونه بدون تقویت‌کننده، باعث افزایش 35.8 درصد استحکام و 78 درصد کرنش نمونه حاوی 10 درصد تقویت‌کننده شد. همچنین، آنیل‌کردن، بعد از مرحله اکستروژن، در نمونه حاوی 10 درصد وزنی tib2، باعث کاهش استحکام کششی شد.

Investigation on the Microstructure and Tensile Properties of Al5083-TiB2 Nanocomposites Produced by Stir Casting Method

This study was conducted to investigate the effect of adding titanium diboride (TiB2) nanoparticles on the microstructure and tensile properties of the Al5083 matrix composite. Al5083/TiB2 metal matrix composites (with 5 and 10 wt % reinforcement) along with zirconium (Zr) and cerium oxide (CeO2) additives with different wt % were fabricated by in situstir casting at 1000 °C. The samples were then subjected to hot extrusion for uniform distribution of reinforcements in the matrix. TiB2 nanoparticles were insitu processed in molten aluminum using the precursors such as cryolite (Na3AlF6), titanium oxide (TiO2), and potassium tetrafluoroborate (KBF4). The microstructure, surfaces, and failure mechanism of the samples were investigated using Xray diffraction (XRD), optical microscopy (OM), and scanning electron microscopy (SEM). Tensile test results showed that the addition of 10 wt % TiB2 particles increased the ultimate tensile strength by 17.7 % and decreased the strain by 19.2 % compared to the sample without reinforcement. Besides, the addition of Zr and CeO2 increased the strength by 35.8 % and the strain of the sample containing 78 % by 10 % reinforcement compared to the sample without reinforcement due to the removal of intermetallic compound Al3Ti and the incompatibility between coefficients of thermal expansion (CTE) with the matrix. Also, postextrusion annealing in the sample with 10 wt % TiB2 reduced the tensile strength.