Published June 3, 2023 | Version v1
Publication Open

Metal matrix composite fabricated from electrospun PAN, EGNS/PAN nanofibers and AL 5049 alloy by using friction stir processing

Creators

  • 1. Higher Technological Institute

Description

Abstract This work is an attempt to fabricate aluminum (AA 5049) matrix composites (AMCs) reinforced with electrospun polyacrylonitrile (PAN) nanofibers and consisting of exfoliated graphite nanosheets (EGNS/PAN) by utilizing friction stir processing (FSP) to improve the mechanical characteristics of AA 5049. The electrospinning method was used for fabricating PAN and EGNS/PAN nanofibers. The average diameter of the electrospun PAN nanofibers is 195 ± 57 nm, and after EGNS incorporation is 180 ± 68 nm. Dynamic recrystallization was the main process in the microstructure evolution of the stir zone during the FSP with PAN and EGNS/PAN nanofibers. According to PAN and EGNS/PAN nanofibers were used in the FSP procedure, the grain size reduced as a result of the pinning effects. PAN and EGNS/PAN nanofiber reinforcement enhanced the hardness to 89 and 98 Hv, respectively. Also, the ultimate tensile strength was raised to 291 MPa and 344 MPa, respectively. Tensile strength and hardness of the stir zone increased during the FSP with PAN and EGNS/PAN nanofibers due to the higher density of the strengthening mechanisms of grain boundaries and dislocations. The mechanical characteristics of AA5049 can be enhanced by the procedure of incorporating nanofibers, making them an ideal choice for applications in the automotive and aerospace industries.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص هذا العمل هو محاولة لتصنيع مركبات مصفوفة الألومنيوم (AA 5049) (AMCs) معززة بألياف نانوية من البولي أكريلونيتريل (PAN) وتتكون من صفائح نانوية من الجرافيت المقشر (EGNS/PAN) من خلال استخدام معالجة تحريك الاحتكاك (FSP) لتحسين الخصائص الميكانيكية لـ AA 5049. تم استخدام طريقة الغزل الكهربائي لتصنيع الألياف النانوية PAN و EGNS/PAN. يبلغ متوسط قطر الألياف النانوية لعموم الغزل الكهربائي 195 ± 57 نانومتر، وبعد دمج EGNS هو 180 ± 68 نانومتر. كانت إعادة التبلور الديناميكي هي العملية الرئيسية في تطور البنية المجهرية لمنطقة التحريك خلال الشرطة السورية الحرة مع الألياف النانوية PAN و EGNS/PAN. وفقًا لـ PAN و EGNS/تم استخدام الألياف النانوية PAN في إجراء FSP، تم تقليل حجم الحبوب نتيجة لتأثيرات التثبيت. عزز تقوية الألياف النانوية PAN و EGNS/PAN الصلابة إلى 89 و 98 Hv، على التوالي. كما تم رفع مقاومة الشد القصوى إلى 291 ميجا باسكال و 344 ميجا باسكال على التوالي. زادت قوة الشد وصلابة منطقة التحريك خلال الشرطة السورية الحرة مع الألياف النانوية PAN و EGNS/PAN بسبب الكثافة العالية لآليات تقوية حدود الحبوب والخلوع. يمكن تعزيز الخصائص الميكانيكية لـ AA5049 من خلال إجراء دمج الألياف النانوية، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للتطبيقات في صناعات السيارات والفضاء.

Translated Description (French)

Résumé Ce travail est une tentative de fabrication de composites matriciels (AMC) en aluminium (AA 5049) renforcés de nanofibres de polyacrylonitrile (PAN) électrofilées et constitués de nanosheets de graphite exfolié (EGNS/PAN) en utilisant le traitement par friction-malaxage (FSP) pour améliorer les caractéristiques mécaniques de AA 5049. La méthode d'électrofilage a été utilisée pour fabriquer des nanofibres PAN et EGNS/PAN. Le diamètre moyen des nanofibres PAN électrofilées est de 195 ± 57 nm, et après incorporation d'EGNS est de 180 ± 68 nm. La recristallisation dynamique a été le processus principal dans l'évolution de la microstructure de la zone d'agitation pendant le FSP avec les nanofibres PAN et EGNS/PAN. Selon les nanofibres PAN et EGNS/PAN utilisées dans la procédure FSP, la taille des grains a diminué en raison des effets d'épinglage. Les renforts en nanofibres PAN et EGNS/PAN ont augmenté la dureté à 89 et 98 Hv, respectivement. En outre, la résistance à la traction ultime a été portée à 291 MPa et 344 MPa, respectivement. La résistance à la traction et la dureté de la zone d'agitation ont augmenté pendant le FSP avec les nanofibres PAN ET EGNS/PAN en raison de la densité plus élevée des mécanismes de renforcement des joints de grains et des dislocations. Les caractéristiques mécaniques de l'AA5049 peuvent être améliorées par la procédure d'incorporation de nanofibres, ce qui en fait un choix idéal pour les applications dans les industries automobile et aérospatiale.

Translated Description (Spanish)

Resumen Este trabajo es un intento de fabricar compuestos de matriz (AMC) de aluminio (AA 5049) reforzados con nanofibras de poliacrilonitrilo (PAN) electrohiladas y que consisten en nanohojas de grafito exfoliado (EGNS/PAN) utilizando el procesamiento de agitación por fricción (FSP) para mejorar las características mecánicas de AA 5049. El método de electrohilado se utilizó para fabricar nanofibras PAN y EGNS/PAN. El diámetro medio de las nanofibras de PAN electrohiladas es de 195 ± 57 nm, y después de la incorporación de EGNS es de 180 ± 68 nm. La recristalización dinámica fue el proceso principal en la evolución de la microestructura de la zona de agitación durante el FSP con nanofibras PAN y EGNS/PAN. De acuerdo con PAN y EGNS/PAN se utilizaron nanofibras en el procedimiento FSP, el tamaño de grano se redujo como resultado de los efectos de fijación. El refuerzo de nanofibras PAN y EGNS/PAN mejoró la dureza a 89 y 98 Hv, respectivamente. Además, la resistencia a la tracción máxima se elevó a 291 MPa y 344 MPa, respectivamente. La resistencia a la tracción y la dureza de la zona de agitación aumentaron durante el FSP con nanofibras PAN y EGNS/PAN debido a la mayor densidad de los mecanismos de fortalecimiento de los límites de grano y las dislocaciones. Las características mecánicas de AA5049 se pueden mejorar mediante el procedimiento de incorporación de nanofibras, lo que las convierte en una opción ideal para aplicaciones en las industrias automotriz y aeroespacial.

Files

latest.pdf.pdf

Files (3.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7a1919fe0041977619c87843818ffb3f
3.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مركب مصفوفة معدنية مصنوع من مقلاة الغزل الكهربائي، EGNS/ألياف نانوية مقلاة وسبائك AL 5049 باستخدام معالجة تحريك الاحتكاك
Translated title (French)
Composite à matrice métallique fabriqué à partir de POÊLE électrofilée, de nanofibres EGNS/POÊLE et d'alliage AL 5049 en utilisant un traitement par friction-malaxage
Translated title (Spanish)
Compuesto de matriz metálica fabricado a partir de PAN electrohilado, nanofibras EGNS/PAN y aleación AL 5049 mediante procesamiento de agitación por fricción

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4379207009
DOI
10.1007/s00170-023-11612-w

Is supplement to
https://openalex.org/W4382584770 (Other)
https://openalex.org/W3038256905 (Other)
https://openalex.org/W2575462785 (Other)
https://openalex.org/W2393551124 (Other)
https://openalex.org/W2390557293 (Other)
https://openalex.org/W2389360097 (Other)
https://openalex.org/W2379855728 (Other)
https://openalex.org/W2350639407 (Other)
https://openalex.org/W2073367899 (Other)
https://openalex.org/W1552818636 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1978948226
  • https://openalex.org/W1992730987
  • https://openalex.org/W1996091905
  • https://openalex.org/W1996795080
  • https://openalex.org/W2006069353
  • https://openalex.org/W2020062795
  • https://openalex.org/W2025273224
  • https://openalex.org/W2027222791
  • https://openalex.org/W2033801983
  • https://openalex.org/W2046012076
  • https://openalex.org/W2047079492
  • https://openalex.org/W2049575060
  • https://openalex.org/W2056163751
  • https://openalex.org/W2069386992
  • https://openalex.org/W2071796815
  • https://openalex.org/W2074286467
  • https://openalex.org/W2161355424
  • https://openalex.org/W2163651905
  • https://openalex.org/W2292743968
  • https://openalex.org/W2595161309
  • https://openalex.org/W2600625242
  • https://openalex.org/W2607136980
  • https://openalex.org/W2620789445
  • https://openalex.org/W2761330267
  • https://openalex.org/W2764163961
  • https://openalex.org/W2765236540
  • https://openalex.org/W2799484416
  • https://openalex.org/W2806707191
  • https://openalex.org/W2809525502
  • https://openalex.org/W2898858566
  • https://openalex.org/W2899345668
  • https://openalex.org/W2904133413
  • https://openalex.org/W2911727567
  • https://openalex.org/W2911961875
  • https://openalex.org/W2914382854
  • https://openalex.org/W2932720220
  • https://openalex.org/W2943622259
  • https://openalex.org/W2945388624
  • https://openalex.org/W2955807988
  • https://openalex.org/W2965871597
  • https://openalex.org/W2983257865
  • https://openalex.org/W2984987608
  • https://openalex.org/W2995832487
  • https://openalex.org/W3000584364
  • https://openalex.org/W3002287312
  • https://openalex.org/W3011348911
  • https://openalex.org/W3011781357
  • https://openalex.org/W3015471486
  • https://openalex.org/W3017004288
  • https://openalex.org/W3022952929
  • https://openalex.org/W3023579799
  • https://openalex.org/W3025289278
  • https://openalex.org/W3027184081
  • https://openalex.org/W3031200877
  • https://openalex.org/W3042504207
  • https://openalex.org/W3043646215
  • https://openalex.org/W3081322034
  • https://openalex.org/W3081985037
  • https://openalex.org/W3083615300
  • https://openalex.org/W3092105396
  • https://openalex.org/W3104928401
  • https://openalex.org/W3115322716
  • https://openalex.org/W3119530696
  • https://openalex.org/W3120954486
  • https://openalex.org/W3127714573
  • https://openalex.org/W3128191245
  • https://openalex.org/W3130073384
  • https://openalex.org/W3131333845
  • https://openalex.org/W3136003539
  • https://openalex.org/W3193976778
  • https://openalex.org/W3208956681
  • https://openalex.org/W4200300379
  • https://openalex.org/W4214813886
  • https://openalex.org/W4254401715
  • https://openalex.org/W4280621537
  • https://openalex.org/W4295779578
  • https://openalex.org/W4297221798
  • https://openalex.org/W4304776105
  • https://openalex.org/W4312138429
  • https://openalex.org/W4366686740