اثر استفاده همزمان از نانوذرات دی‌اکسید سیلیسیوم و عملیات حرارتی بر عمر خستگی پرچرخه خمشی در آلیاژ آلومینیوم پیستون

آلیاژهای آلومینیوم سیلیسیوم کاربردهای بسیاری در قطعات خودرو همچون پیستون دارند. معمولاً این‌گونه قطعات، تحت بارهای سیکلی مکانیکی و حرارتی قرار دارند و لذا باید استحکام خستگی کافی را در مقابل این بارگذاری‌ها داشته باشند. از روش‌های استحکام بخشی به مواد، اجرای عملیات حرارتی و افزودن نانوذرات است. در این پژوهش، اثر استفاده همزمان از نانوذرات دی‌اکسید سیلیسیوم و عملیات حرارتی بر عمر خستگی پرچرخه خمشی آلیاژ پیستون بررسی شده است که نوآوری این تحقیق است. از روش ریخته‌گری گردابی برای اضافه‌کردن نانوذرات به زمینه آلومینیومی استفاده شد و فرآیند عملیات حرارتی t6 بر روی نمونه‌ها اجرا شد. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی، بررسی شد و آزمون خستگی پرچرخه خمشی نیز بر روی نمونه‌های استاندارد، در شرایط بارگذاری کاملاً معکوس‌شونده، اجرا شد. با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی، نواحی تجمع و بهم‌پیوستگی نانوذرات در زمینه مشاهده نشد. همچنین، مشاهده شد که استفاده از نانوذرات دی‌اکسید سیلیسیوم، عملیات حرارتی t6 و استفاده همزمان از این دو فرآیند، باعث بهبود عمر خستگی به‌ترتیب به مقدار 304، 411 و 237% شد. مطابق با داده‌های آزمون خستگی پرچرخه خمشی، ضریب استحکام خستگی آلیاژ پیستون، با عملیات حرارتی و اضافه‌نمودن نانوذرات، افزایش یافت.

Effect of Simultaneous Use of Silica Nanoparticles and Heat Treatment on High-Cycle Bending Fatigue Lifetime in Piston Aluminum Alloy

Aluminumsilicon alloys have vast applications invehicle components, such as the piston. Usually, such parts are under thermal and mechanical cyclic loadings, and therefore, they should have enough fatigue strength. For strengthening methods, the heat treatment and the addition of nanoparticles could be mentioned. In this research, the effect of the simultaneous use from SiO2 nanoparticles and the heat treatment was investigated on the highcycle fatigue lifetime of the piston alloy, which is the novelty of this study. The stircasting method was used for adding nanoparticles into the aluminum matrix, and the T6 heat treatment was done on samples. The microstructure was examined by the optical microscopy and also the fieldemission scanning electron microscopy (FESEM), and highcycle bending fatigue tests were performed, under fullyreversed loading conditions. Based on FESEM images, no agglomeration of nanoparticles was observed in the matrix. In addition, it was found that using SiO2 nanoparticles, heat treatment, and the combination of two approaches, caused to the improvement of the fatigue lifetime, for 304, 411 and 237%, respectively. According to highcycle bending fatigue data, the fatigue strength coefficient of the piston alloy increased by the heat treatment, and the addition of nanoparticles.