Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu về khả năng tạo hình và hành vi nén của hợp kim Nhôm/Đĩa nano graphene (GNPs) được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, phản ứng dày lên của ma trận nhôm được gia cường với các tỉ lệ khối lượng khác nhau (0, 0.5, 1.0, 1.5 và 2.0 wt.%) của các đĩa nano graphene (GNPs) đã được nghiên cứu. Các composite này được sản xuất bằng phương pháp trộn ướt sau đó theo phương pháp luyện kim bột thông thường. Quang phổ Raman của graphene cho thấy việc chuẩn bị các hợp chất thông qua phương pháp trộn ướt không ảnh hưởng đến sự rối loạn và mật độ khuyết tật trong cấu trúc GNPs. Hỗn hợp bột nanocomposite đã được cô đặc thông qua nén một trục lạnh. Các mẫu đã được thiêu kết ở các nhiệt độ khác nhau (540, 580 và 620 °C) dưới dòng khí nitơ nhằm đánh giá khả năng thiêu kết của các nanocomposite. Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) đã được thực hiện để kiểm tra phản ứng khả thi giữa GNPs và nhôm. Theo các mẫu XRD, có vẻ như Al4C3 không hình thành trong quá trình sản xuất. Mật độ tương đối, độ nén, khả năng thiêu kết và độ cứng Vickers của các nanocomposite cũng đã được đánh giá. Ảnh hưởng của GNPs đến hành vi cô đặc của ma trận đã được nghiên cứu dựa trên các phương trình Heckel, Panelli và Ambrosio Filho, cùng với phương trình Ge. Kết quả cho thấy rằng ở giai đoạn đầu của việc cô đặc, sự sắp xếp lại các hạt là chiếm ưu thế, trong khi khi tăng áp suất nén, do hiệu ứng phân bổ tải trọng của GNPs, tốc độ dày lên của hỗn hợp bột giảm. Hơn nữa, các nanocomposite được tạo ra đã thể hiện độ cứng Vickers cao là 67 HV5, cao hơn khoảng 50% so với nhôm đơn thể. Ảnh hưởng của việc thêm graphene đến tính dẫn nhiệt của nanocomposite Al/GNPs đã được đánh giá thông qua việc đo độ khuếch tán nhiệt, và kết quả cho thấy khả năng dẫn nhiệt cao hơn chỉ có thể đạt được ở tỉ lệ graphene thấp hơn.
Từ khóa
#nhôm #đĩa nano graphene #GNPs #thiêu kết #luyện kim bột #độ cứng Vickers #dẫn nhiệtTài liệu tham khảo
D.B. Miracle, Metal Matrix Composites from Science to Technological Significance, Compos. Sci. Technol., 2005, 65(15–16), p 2526–2540
W.C. Harrigan, Jr., Commercial Processing of Metal Matrix Composites, Mater. Sci. Eng. A, 1998, 244(1), p 75–79
I.A. Ibrahim, F.A. Mohamed, and E.J. Lavernia, Particulate Reinforced Metal Matrix Composites—A Review, J. Mater. Sci., 1991, 26, p 1137–1156
J.W. Kaczmar, K. Pietrzak, and W. Wlosinski, The Production and Application of Metal Matrix Composite Materials, J. Mater. Process. Technol., 2000, 106, p 58–67
X.J. Xin, P. Jayaraman, G. Jiang, and R.H. Wagoner, Explicit Finite Element Method Simulation of Consolidation of Monolithic and Composite Powders, Metall. Mater. Trans. A, 2002, 33A, p 2649–2658
J.M. Torralba, C.E. da Costa, and F. Velasco, P/M Aluminum Matrix Composites: An Overview, J. Mater. Process. Technol., 2003, 133(1–2), p 203–206
B. Ogel and R. Gurbuz, Microstructural Characterization and Tensile Properties of Hot Pressed Al–SiC Composites Prepared From Pure Al and Cu Powders, Mater. Sci. Eng. A, 2001, 301, p 213–220
R. Pérez-Bustamante, D. Bolnos-Morales, and J. Bonilla-Martinez, Microstructural and Hardness Behavior of Graphene-Nanoplatelets/Aluminum Composites Synthesized by Mechanical Alloying, J. Alloy. Compd., 2014, 615, p S578–S582
A. Saboori, M. Pavese, P. Fino, C. Badini, A novel method to homogeneously disperse Graphene nanoplateletes in Aluminium matrix, EuroPM 2015, Reims Congress Centre, Reims, France, 4-7 October 2015
J. Van Der Zwan and C.A.M. Siskens, The Compaction and Mechanical Properties of Agglomerated Materials, Powder Technol., 1982, 33(1), p 43–54
C. Padmavathi and A. Upadhyaya, Densification, Microstructure and Properties of Supersolidus Liquid Phase Sintered 6711 Al–Sic Metal Matrix Composites, Sci. Sinter., 2010, 42, p 363–382
MYu Balshin and V. Metalloprom, Theory Compact, Vestnik Metalloprom., 1938, 18, p 124–137
R.W. Heckel, Density-Pressure Relationships in Powder Compaction, Trans. Metall. Soc. AIME, 1961, 221, p 671–675
E.E. Walker, The Properties of Powders. Part VI. The Compressibility of Powders, Trans. Faraday Soc., 1923, 19, p 73–82
A.R. Cooper and L.E. Eaton, Compaction Behaviour of Some Ceramic Powders, J. Am. Ceram. Soc., 1962, 45(3), p 97–101
K. Kawakita and K. Ludde, Some Considerations on Powder Compression Equations, Powder Technol., 1971, 4, p 61–68
R. Panelli and F. Ambrosio Filho, A Study of a New Phenomenological Compacting Equation, Powder Technol., 1971, 114, p 255–261
R. Ge, Int. J. Powder Metall., 1991, 27(3), p 211–216
S.M. Doraivelu, H.L. Gegel, J.S. Gunasekera, J.C. Malas, J.T. Morgan, and J.F. Thomas, Jr., A new Yield Function for Compressible P M Materials, Int. J. Mech. Sci., 1984, 26(9–10), p 527–535
E. Arzt, The Influence of An Increasing Particle Coordination on the Densification of Spherical Powders, Acta Metall., 1982, 30, p 1883–1890
M.F. Ashby, Cambridge University Engineering Department Report, Cambridge, (1990).
H.F. Fischmeister and E. Arzt, Densification of Powders by Particle Deformation, Powder Metall., 1983, 26, p 82–88
H.S. Helle, K.E. Easterling, and M.F. Ashby, Hot-isostatic Pressing Diagrams: New Developments, Acta Metall. Mater., 1985, 33, p 2163–2174
N.A. Fleck, L.T. Kuhn, and R.M. McMeeking, Yielding of Metal Powder Bonded by Isolated Contacts, Phys. Solids, 1992, 40, p 1139–1162
N.A. Fleck, On the Cold Compaction of Powders, J. Mech. Phys. Solids, 1995, 43, p 1409–1431
F.F. Lange, L. Atteraas, F. Zok, and J.R. Porter, Deformation Consolidation of Metal Powders Containing Steel Inclusions, Acta Metall. Mater., 1991, 39, p 209–219
A.L. Gurson, T.J. McCabe, Adv. Powder Metall. Part. Mater., vol. 2, MPIF, Princeton, NJ, 1992, pp. 133–145.
K.T. Kim, S.C. Lee, and H.S. Ryu, Densification Behavior of Aluminum Alloy Powder Mixed with Zirconia Powder Inclusion Under Cold Compaction, Mater. Sci. Eng. A, 2003, 340, p 41–48
A.H. Tavakoli, A. Simchi, and S.M. Seyed, Reihani, Study of the Compaction Behavior of Composite Powders Under Monotonic and Cyclic Loading, Compos. Sci. Technol., 2005, 65, p 2094–2104
A. Wagih, A. Fathy, T.A. Sebaey, Experimental Investigation on the Compressibility of Al/Al2O3 Nanocomposite. Int J Mater Prod Technol. 52(3–4) (2016)
A.C. Ferrari and J. Robertson, Resonant Raman Spectroscopy of Disordered, Amorphous, and Diamondlike Carbon, Phys. Rev. B, 2001, 64, p 075414
T.M.G. Mohiuddin, A. Lombardo, R.R. Nair, A. Bonetti, G. Savini, R. Jalil, N. Bonini, D.M. Basko, C. Galiotis, N. Marzari, K.S. Novoselov, A.K. Geim, and A.C. Ferrari, Uniaxial Strain in Graphene by Raman Spectroscopy: G Peak Splitting, Grüneisen Parameters, and Sample Orientation, Phys. Rev. B, 2009, 79(20), p 205433
P.J. Denny, Compaction Equations: A Comparison of the Heckel and Kawakita Equations, Powder Technol., 2002, 127, p 162–172
H.R. Hafizpour, A. Simchi, and S. Parvizi, Analysis of the Compaction Behavior of Al–SiC Nanocomposites Using Linear and Non-Linear Compaction Equations, Adv. Powder Technol., 2010, 21, p 273–278
K. Gan and M. Gu, The Compressibility of Cu/SiCp Powder Prepared by High-Energy Ball Milling, J. Mater. Process. Technol., 2008, 62, p 282–285
D. Jeyasimman, S. Sivasankaran, K. Sivaprasad, R. Narayanasamy, and R.S. Kambali, An Investigation of Synthesis, Consolidation and Mechanical Behaviour of Al 6061 Nanocomposites Reinforced by TiC via Mechanical Alloying, Mater. Des., 2014, 57, p 394–404
R.A. Rapp and X. Zheng, Thermodynamic Consideration of Grain Refinement of Aluminum Alloys by Titanium and Carbon, J. Metall. Trans. A, 1991, A22, p 3071–3075
L. Ci, Z. Ryu, N.Y. Jin-Phillipp, and M. Rühle, Investigation of the Interfacial Reaction between Multi-Walled Carbon Nanotubes and Aluminum, Acta Mater., 2006, 54, p 5367–5375
C. Suryanarayana, E. Ivanov, and V.V. Boldyrev, The Science and Technology of Mechanical Alloying, Mater. Sci. Eng., 2001, A304–306, p 151–158