اثر افزودن آلومینا بر خواص مکانیکی و ریزساختار کامپوزیت زمینه آلومینیوم تقویت شده با نانولوله‌های ‌کربنی چند دیواره

کامپوزیت‌های زمینه آلومینیومی از متداول‌ترین کامپوزیت‌های زمینه فلزی هستند که در صنایع مهمی چون خودروسازی و هوافضا بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند. انتخاب تقویت‌کننده مناسب به این کامپوزیت‌ها که افزایش خواص مکانیکی را به‌ همراه داشته باشد برای صنعت بسیار ارزشمند است. در پژوهش حاضر، اثر افزودن آلومینا در درصد‌های وزنی 0، 1 و 3 به کامپوزیت زمینه آلومینیومی تقویت شده با 1 درصد وزنی نانولوله‌های کربنی چند دیواره، مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا پودرهای اولیه با استفاده از روش آسیاکاری سیاره‌ای به مدت 2 ساعت و نسبت گلوله به پودر 10:1 با یکدیگر ترکیب شدند. ترکیبات پودری حاصل، برای رسیدن به یک استحکام اولیه تحت فشار پرس هیدرولیک (150 مگاپاسگال) قرار گرفتند، سپس دمای 530 درجه ‌سانتی‌گراد به مدت زمان 45 دقیقه تف‌جوشی شدند. طبق تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراکندگی تقویت‌کننده‌ها در زمینه کامپوزیت تقریباً یکسان بود که نشان از انتخاب روش و زمان مناسب آسیاکاری دارد. براساس نتایج آزمون‌های خواص مکانیکی، نمونه فاقد سرامیک آلومینا دارای سختی 24.3 برینل و ضریب سایش 0.410 بود. در مقایسه، نمونه‌ای که حاوی 3 درصد وزنی آلومینا بود، به سختی 30.6 برینل و ضریب سایش 0.332 رسید. یعنی سختی 26 درصد افزایش و ضریب سایش 19 درصد کاهش داشته است. این بهبود خواص را می‌توان نتیجه سختی ذاتی سرامیک آلومینا، پراکندگی خوب تقویت‌کننده‌ها در زمینه و همچنین اثر هم‌افزایی تقویت‌کننده‌ها دانست.

the effect of alumina addition on the mechanical properties and microstructure of aluminum matrix composite reinforced with multi-walled carbon nanotubes

aluminum matrix composites (amcs) are among the most common metal matrix composites (mmcs), widely utilized in major industries such as automotive and aerospace. selecting suitable reinforcements to improve the mechanical properties of these composites is highly valuable for industrial applications. in the present study, the effect of adding alumina in 0, 1, and 3 wt% to an amc reinforced with 1 wt% multi-walled carbon nanotubes was investigated. initially, the primary powders were mixed using a planetary ball milling method for 2 hours with a ball-to-powder ratio of 10:1. the resulting powder mixtures were subjected to hydraulic pressing at 150 mpa to achieve initial strength, followed by sintering at 530°c for 45 minutes. according to scanning electron microscopy (sem) images, the dispersion of reinforcements in the composite matrix was nearly uniform, demonstrating the suitability of the selected milling method and duration. based on the results of mechanical property tests, the alumina-free sample exhibited a hardness of 24.3 brinell and a wear coefficient of 0.410. in comparison, the sample containing 3 wt% alumina achieved a hardness of 30.6 brinell and a wear coefficient of 0.332, representing a 26% increase in hardness and a 19% reduction in the wear coefficient. these improvements in properties can be attributed to the intrinsic hardness of alumina, the uniform dispersion of reinforcements in the matrix, and the synergistic effect of the reinforcements.