روش ساخت و بررسی خواص ریزساختاری و رفتار سختی کامپوزیت هیبریدی زمینه فلزی با فازهای به هم پیوسته آلومینیوم/آلومینا- نانوالماس

در این پژوهش، اثر افزودن نانو الماس (nd) بر ریزساختار و رفتار سختی کامپوزیت‌های هیبریدی با زمینۀ پیوسته آلومینیوم/آلومینا مورد بررسی قرار گرفت. ساخت کامپوزیت‌ها از طریق یک فرآیند دو مرحله ای انجام شد. در مرحلۀ اول، پیش‌فرم‌های هیبریدی آلومینا-nd تهیه و سپس آلیاژ آلومینیوم خالص مذاب به پیش‌فرم‎ها فلزخورانی شد. پیش‌فرم‌ها به روش ماسک با استفاده از فوم پلی‌یورتان و دوغاب آلومینا-nd با محتویات مختلف (0، 1، 3 و 10 درصد حجمی نانوالماس) ساخته شدند. پیش‌فرم‌ها در دمای 1500 درجۀ سانتی‌گراد به مدت 4 ساعت تحت حفاظت گاز آرگون سینتر شدند. در نهایت، کامپوزیت‌ها با نفوذ مذاب آلومینیوم به پیش‌فرم‌ها از طریق روش ریخته‌گری فشاری ساخته شدند. ریزساختار کامپوزیت‌های ساخته شده با استفاده از میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سختی کامپوزیت‌ها با استفاده از دستگاه سختی سنج ویکرز اندازه‌گیری شد. نتایج ارزیابی‌های ریزساختاری توزیع خوبی از nd را در کامپوزیت داد. نتایج آزمون سختی ویکرز نشان داد که افزایش درصد حجمی nd باعث افزایش سختی کامپوزیت به 8/263 ویکرز در حجم 10 درصد حجمی شد.

fabrication method, microstructural characteristics and hardness behavior of interpenetrating phases hybrid aluminum/alumina-nanodiamond metal matrix composite

in this research, the effect of adding nanodiamond (nd) on the microstructure and hardness behavior of aluminum/alumina continuous matrix hybrid composites was investigated. the fabrication of composites was done through a two-step process. in the first stage, alumina-nd hybrid preforms were prepared and then pure aluminum alloy was metallized to the preforms. the preforms were made by the mask method using polyurethane foam and alumina-nd slurry with different contents (0, 1, 3 and 10 volume percent of nanodiamonds). the preforms were sintered at 1500 degrees celsius for 4 hours under the protection of argon gas. finally, the composites were made by infusing molten aluminum into the preforms through the pressure casting method. the microstructure of the fabricated composites was analyzed using scanning electron microscopes. the hardness of the composites was measured using a vickers hardness tester. the results of microstructural evaluations showed a good distribution of nd in the composite. the results of the vickers hardness test showed that increasing the volume percentage of nd increased the hardness of the composite to 263.8 vickers at a volume of 10% by volume.