Published May 1, 2023
| Version v1
Publication
Processing and evaluation of nano SiC reinforced aluminium composite synthesized through ultrasonically assisted stir casting process
Creators
- 1. Dr. M.G.R. Educational and Research Institute
- 2. Sathyabama Institute of Science and Technology
- 3. GLA University
- 4. Amrita Vishwa Vidyapeetham
- 5. Lovely Professional University
- 6. Future University in Egypt
Description
Aluminium composites were synthesized through an ultrasonically assisted stir casting method by reinforcing 0.5 wt%SiC, 1.0 wt%SiC, 1.5 wt%SiC and 2.0 wt%SiC nanoparticles. Ultrasonication was carried out to the composite melt to refine the grain size and to achieve uniform nano-SiC dispersion in the aluminium matrix. Scanning electron microscopy (SEM) reveals the uniform dispersion of nano-SiC particles in the 0.5 wt%, 1.0 wt% and 1.5 wt% SiC reinforced compose. However, the X-Ray Diffraction (XRD) peaks confirm the Al2Cu intermetallic phases in the Al- 2.0 wt% SiC composite. The mechanical properties of the synthesized composites were significantly enhanced with the incorporation of SiC reinforcements and the maximum hardness and ultimate tensile strength (U.T.S) of 163 BHN and 431 MPa was attained for 1.5 wt% SiC reinforced composite. Nevertheless, the generated brittle agglomeration at 2.0 wt% SiC reinforcements decreases the mechanical properties of the composite due to the variation of thermal expansion coefficients between the matrix and the agglomerations. The yield strength of the fabricated Al– SiC composites was analyzed through different strengthening mechanisms. Results concluded that the yield strength contribution due to thermal mismatch is more influenced followed by the Orowan strengthening and grain refinement strengthening mechanism. In addition to this, the contribution of the strengthening mechanisms was found to be increased with the addition of SiC nanoparticles. Fractography investigation for the fractured tensile specimens reveals the ductile fracture for unreinforced aluminium and brittle fracture for the SiC-reinforced composites due to the presence of cleavage texture of the fractured surfaces of Al–SiC nanocomposites.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم تصنيع مركبات الألومنيوم من خلال طريقة صب التحريك بمساعدة الموجات فوق الصوتية عن طريق تعزيز 0.5 ٪ بالوزن من كربونات الصوديوم و 1.0 ٪ بالوزن من كربونات الصوديوم و 1.5 ٪ بالوزن من كربونات الصوديوم و 2.0 ٪ بالوزن من جسيمات كربونات الصوديوم النانوية. تم تنفيذ المعالجة بالموجات فوق الصوتية على الصهر المركب لتحسين حجم الحبيبات وتحقيق تشتت نانو- سي سي موحد في مصفوفة الألومنيوم. يكشف الفحص المجهري الإلكتروني (SEM) عن التشتت المنتظم لجسيمات سيك النانوية في التركيب المقوى بنسبة 0.5 ٪ بالوزن و 1.0 ٪ بالوزن و 1.5 ٪ بالوزن. ومع ذلك، فإن قمم حيود الأشعة السينية (XRD) تؤكد المراحل المعدنية Al2Cu في مركب Al 2.0 بالوزن٪ SiC. تم تعزيز الخواص الميكانيكية للمركبات المركبة بشكل كبير من خلال دمج تعزيزات SiC وتم تحقيق أقصى صلابة وقوة شد نهائية (U.T.S) تبلغ 163 BHN و 431 ميجا باسكال لمركب مقوى بـ SiC بنسبة 1.5 ٪ بالوزن. ومع ذلك، فإن التكتل الهش المتولد عند 2.0 ٪ بالوزن من تعزيزات SiC يقلل من الخواص الميكانيكية للمركب بسبب تباين معاملات التمدد الحراري بين المصفوفة والتكتلات. تم تحليل قوة الخضوع لمركبات كربيد السيليكون المصنعة من خلال آليات تقوية مختلفة. وخلصت النتائج إلى أن مساهمة قوة الغلة بسبب عدم التطابق الحراري تتأثر أكثر بآلية تقوية وتحسين الحبوب في أروان. بالإضافة إلى ذلك، وجد أن مساهمة آليات التعزيز تزداد بإضافة جسيمات كربيد الصوديوم النانوية. يكشف فحص الكسور لعينات الشد المكسورة عن الكسر المطيل للألومنيوم غير المقوى والكسر الهش للمركبات المقواة بـ SiC بسبب وجود نسيج انشقاق للأسطح المكسورة لمركبات Al - SiC النانوية.Translated Description (French)
Les composites d'aluminium ont été synthétisés par un procédé de coulée sous agitation assistée par ultrasons en renforçant 0,5 % en poids de SiC, 1,0 % en poids de SiC, 1,5 % en poids de SiC et 2,0 % en poids de nanoparticules de SiC. La fusion composite a été soumise à des ultrasons pour affiner la taille des grains et obtenir une dispersion uniforme de nano-SiC dans la matrice d'aluminium. La microscopie électronique à balayage (MEB) révèle la dispersion uniforme des particules de nano-SiC dans les compositions renforcées de 0,5 % en poids, 1,0 % en poids et 1,5 % en poids de SiC. Cependant, les pics de diffraction des rayons X (DRX) confirment les phases intermétalliques d'Al2Cu dans le composite Al- 2,0 % en poids de SiC. Les propriétés mécaniques des composites synthétisés ont été significativement améliorées avec l'incorporation de renforts en SiC et la dureté maximale et la résistance à la traction ultime (U.T.S) de 163 BHN et 431 MPa ont été atteintes pour 1,5 % en poids de composite renforcé en SiC. Néanmoins, l'agglomération fragile générée à 2,0 % en poids de renforts en SiC diminue les propriétés mécaniques du composite en raison de la variation des coefficients de dilatation thermique entre la matrice et les agglomérations. La limite d'élasticité des composites Al– SiC fabriqués a été analysée à travers différents mécanismes de renforcement. Les résultats ont conclu que la contribution de la limite d'élasticité due à l'inadéquation thermique est plus influencée, suivie par le renforcement d'Orowan et le mécanisme de renforcement du raffinement des grains. En plus de cela, la contribution des mécanismes de renforcement s'est avérée augmentée avec l'ajout de nanoparticules de SiC. L'enquête fractographique pour les échantillons de traction fracturés révèle la fracture ductile pour l'aluminium non renforcé et la fracture fragile pour les composites renforcés de SiC en raison de la présence d'une texture de clivage des surfaces fracturées des nanocomposites Al–SiC.Translated Description (Spanish)
Los compuestos de aluminio se sintetizaron a través de un método de fundición por agitación asistida por ultrasonidos mediante el refuerzo de 0,5% en peso de SiC, 1,0% en peso de SiC, 1,5% en peso de SiC y 2,0% en peso de nanopartículas de SiC. La ultrasonicación se llevó a cabo en la masa fundida compuesta para refinar el tamaño de grano y lograr una dispersión uniforme de nano-SiC en la matriz de aluminio. La microscopía electrónica de barrido (SEM) revela la dispersión uniforme de partículas de nano-SiC en la composición reforzada con 0,5% en peso, 1,0% en peso y 1,5% en peso de SiC. Sin embargo, los picos de difracción de rayos X (XRD) confirman las fases intermetálicas de Al2Cu en el compuesto de Al-2,0% en peso de SiC. Las propiedades mecánicas de los compuestos sintetizados se mejoraron significativamente con la incorporación de refuerzos de SiC y se logró la dureza máxima y la resistencia a la tracción final (U.T.S) de 163 BHN y 431 MPa para el compuesto reforzado con 1.5% enpeso de SiC. Sin embargo, la aglomeración frágil generada a 2.0% enpeso de refuerzos de SiC disminuye las propiedades mecánicas del compuesto debido a la variación de los coeficientes de expansión térmica entre la matriz y las aglomeraciones. El límite elástico de los compuestos de Al-SiC fabricados se analizó a través de diferentes mecanismos de fortalecimiento. Los resultados concluyeron que la contribución del límite elástico debido al desajuste térmico está más influenciada por el fortalecimiento de Orowan y el mecanismo de fortalecimiento del refinamiento del grano. Además de esto, se encontró que la contribución de los mecanismos de fortalecimiento se incrementó con la adición de nanopartículas de SiC. La investigación de fractografía para las muestras de tracción fracturadas revela la fractura dúctil para el aluminio no reforzado y la fractura frágil para los compuestos reforzados con SiC debido a la presencia de textura de escisión de las superficies fracturadas de los nanocompuestos de Al–SiC.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- معالجة وتقييم مركب الألومنيوم المقوى بالنانو SiC الذي تم تصنيعه من خلال عملية الصب بمساعدة الموجات فوق الصوتية
- Translated title (French)
- Traitement et évaluation du composite d'aluminium renforcé de nano SiC synthétisé par un procédé de coulée sous agitation assistée par ultrasons
- Translated title (Spanish)
- Procesamiento y evaluación del compuesto de aluminio reforzado con nano SiC sintetizado a través del proceso de fundición por agitación asistida por ultrasonidos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4381591809
- DOI
- 10.1016/j.jmrt.2023.05.030
References
- https://openalex.org/W1970676121
- https://openalex.org/W1971007509
- https://openalex.org/W1988697751
- https://openalex.org/W1988730560
- https://openalex.org/W1996367355
- https://openalex.org/W1997450349
- https://openalex.org/W2006892521
- https://openalex.org/W2007035286
- https://openalex.org/W2007907294
- https://openalex.org/W2022318884
- https://openalex.org/W2022504762
- https://openalex.org/W2026162275
- https://openalex.org/W2033266070
- https://openalex.org/W2050155026
- https://openalex.org/W2055019225
- https://openalex.org/W2065572322
- https://openalex.org/W2065766317
- https://openalex.org/W2070441925
- https://openalex.org/W2076361969
- https://openalex.org/W2168148370
- https://openalex.org/W2192384638
- https://openalex.org/W2263000094
- https://openalex.org/W2280160522
- https://openalex.org/W2513522246
- https://openalex.org/W2518384875
- https://openalex.org/W2549016337
- https://openalex.org/W2581600554
- https://openalex.org/W2589250131
- https://openalex.org/W2726459280
- https://openalex.org/W2728680873
- https://openalex.org/W2730716748
- https://openalex.org/W2734745064
- https://openalex.org/W2736678716
- https://openalex.org/W2750935319
- https://openalex.org/W2765984532
- https://openalex.org/W2772073476
- https://openalex.org/W2781649661
- https://openalex.org/W2790120586
- https://openalex.org/W2792954419
- https://openalex.org/W2795730264
- https://openalex.org/W2802898354
- https://openalex.org/W2805363991
- https://openalex.org/W2885793117
- https://openalex.org/W2895481049
- https://openalex.org/W2903478171
- https://openalex.org/W2904321539
- https://openalex.org/W2914004418
- https://openalex.org/W2922277650
- https://openalex.org/W2922910973
- https://openalex.org/W2929053417
- https://openalex.org/W2948025680
- https://openalex.org/W2961223323
- https://openalex.org/W2969373300
- https://openalex.org/W2989569405
- https://openalex.org/W2991151648
- https://openalex.org/W3017790097
- https://openalex.org/W3102109803
- https://openalex.org/W3102817755
- https://openalex.org/W3106363933
- https://openalex.org/W3111797877
- https://openalex.org/W3161806476
- https://openalex.org/W3173821154
- https://openalex.org/W3177226407
- https://openalex.org/W4223999208
- https://openalex.org/W4245979094
- https://openalex.org/W4280493302
- https://openalex.org/W4365452164