文摘
目前,利用铝合金在不同的应用程序的所有行业水平;此外,行业需要高强度合金制造创新的组件。对于这些原因,许多研究人员希望准备混合组成各级铝金属基复合材料。在本实验工作,我们打算准备混合金属基复合材料,如铝合金7079 ZrO的强化2+如果3N4通过stir-casting过程。这项工作的主要结果,优化stir-casting过程,可以不断进行磨损试验和评估stir-casted标本的显微硬度。优化stir-casting工艺参数是本研究的前期工作由田口的工具。钢筋选择参数%(0%,4%,8%,12%),搅拌速度(450 rpm, 500 rpm, 550 rpm, 600 rpm),搅拌时间(15分钟,20分钟。25分钟,30分钟)和熔融温度(700°C, 750°C, 800°C,和850°C)。准备stir-casted材料被磨损测试分析和显微硬度分析,分别通过Pin-on-Disc磨损试验机和维氏硬度计。穿参数优化,最低磨损率是评估,还穿着破旧不堪的表面检查通过SEM分析。
1。介绍
铝合金为所有类型制造工艺提供优良的力学性能,以及切削性特征;此外,其强度可以增加通过添加强化粒子。添加硬质陶瓷颗粒提供了良好的强度也提高了合金材料的力学性能。
王等人。1调查中的摩擦学和镁基复合材料的机械强度;他们准备了AZ91镁合金的盟友与石墨粒子的积累。石墨添加5%、10%的体积分数水平镁合金,和体积分数的水平相比,减少了磨损率的10%。相反,10%的石墨可降低机械强度如屈服强度、抗拉强度和伸长率。基合金使用5%的石墨,它可以简单地精在条件和形成一个均匀的混合物。
Fenghong et al。2)准备铝混合金属基复合材料的使用stir-casting碳化硅、碳化钨的过程。作者正在评估复合材料的机械强度和耐磨性的详细的实验工作。在微观结构的研究中,碳化硅和碳化钨粒子混合在一个不变的方式到铝合金材料。更高的硬度值检查所有测量由于极端强化粒子合并基础材料。耐磨复合材料极大地增加的大融合的硬粒子stir-casting过程。
Palanikumar et al。3)进行了6061铝合金的磨损分析碳化硼和云母材料;复合材料是由stir-casting合成过程。他们进行了磨损试验检查磨损率,以及摩擦系数的stir-casted复合标本。stir-casting在摩擦过程中,70年μ和10 m的碳化硼颗粒μ米云母粒子的添加。调查,干滑动磨损试验的参数选为外加负载10 N, 30 20 N, N。最后,更好的减少磨损率和摩擦系数得到AA6061 / B4C /云母复合材料与AA6061 / B相比4C复合材料。
辛格和Chauhan4]研究了铝基复合材料的磨损性能,即铝合金与碳化硅和赤泥由stir-casting方法。统计方法(田口)有关的调查,和参数是首选的红泥比例分数,颗粒大小和应用负载,滑动距离和滑动速度。在他们的分析中,滑动距离主要参数的影响磨损损失;同样,外加负载摩擦系数分析的极端的作用。对这一分析,增强耐磨性是通过增加水平的赤泥的比例,降低负载和滑动距离。
Kurapati et al。5]2024铝合金的磨损研究添加不同比例的粉煤灰和碳化硅。强化比例的粉煤灰和碳化硅在同等重量分数不同比例水平(5%、10%和15%)。作者认为L27正交阵列的调查。复合材料的耐磨性提高了应用载荷和滑动距离的增加。三个参数,应用负载较高的影响因素在磨损试验等其他因素相比,滑动时间和比例的强化。
Stir-casting过程是高度参与提高不同合金材料的力学性能和加强钢筋的勤奋粒子(6- - - - - -8]。stir-casting方法的工艺参数有一个强大的复合制剂,作用和每个参数有关的人物3,9- - - - - -11]。结合参数修改复合的结果。穿分析有着极其重要的作用发现耐磨合金材料。一般来说,磨损试验是在干或湿的条件下进行的。磨损试验,重要的部分被认为是如减肥、摩擦力的表面,和摩擦系数12- - - - - -14]。显微硬度测试是测量材料的硬度有效和准确。相对于其他硬度测试,维氏硬度试验是最适合的方法来测量硬度,因为测试的准确性和损坏的标本不15- - - - - -18]。在这个研究中,与所有因素和深入研究的文献,选上的铝金属基复合材料。对于本实验工作,我们认为是基材与颗粒增强铝合金7079的氧化锆(ZrO2)和氮化硅(Si3N4)。通过stir-casting混合复合材料准备过程中,工艺参数的stir-casting由田口优化路线(19]。这项工作的主要目标是找到的力学和摩擦学特性AMMC的粉的压实特性进行分析。因此,stir-casted Pin-On-Disc仪器测试复合材料的磨损率的估算;此外,使用维氏显微硬度测量的硬度值stir-casted部分(20.- - - - - -22]。
2。材料
x射线荧光(光谱仪)技术是用来测量铝合金材料的元素组成(AA7079)。
7079铝合金材料被选为本研究由于高耐腐蚀、极端的力量,更好的延性和优良的热和电气性能(23- - - - - -25]。最初这些合金的合金,它具有极端自然可加工性。高度紧张的组件中使用机械,移动机械及行业设备、液压阀的制造、空气翅膀部分由AA7079合金制造。氮化硅和氧化锆粒子被选为本研究增强颗粒。特殊的力量增强粒子添加到基材,它可以提高基材的强度(26- - - - - -28]。表1介绍了化学元素呈现在铝合金AA7079等基材。
3所示。实验的程序
在初始阶段,铝合金和颗粒增强stir-casted利用stir-casting过程,这个过程是通过影响各种过程参数控制。此外,要进行磨损试验和显微硬度测试(29日- - - - - -31日]。表2介绍了不同的参数及其stir-casting过程的水平。L16 OA被处死;四个参数用于铸铝金属基混合复合材料,即%钢筋,搅拌转速(rpm),搅拌时间(分钟)和熔融温度(oC)。
图1说明了stir-casting过程设备和设置。在这个工作中,液态stir-casting选择获取基础材料和增强粒子的均匀混合物。AA7079板块切成小尺寸和坩埚放入5公斤容量;此外,坩埚内放置stir-casting机(32- - - - - -34]。加热坩埚使用不同温度水平(700°C, 750°C, 800°C,和850°C)完成熔化的铝合金。同时,强化粒子(氧化锆和氮化硅)在马弗炉使用的坩埚,预热和粒子都是用相同的重量比但不同比例水平(35]。进一步,基材和增强颗粒混合在stir-casting机器的帮助下搅拌器和各种搅拌速度(450 rpm, 500 rpm, 550 rpm, 600 rpm)。不同的搅拌时间(15分钟,20分钟,25分钟,30分钟)维持获得复合材料的均匀混合物。最后,在坩埚熔料倒在模具所需的形状。
3.1。磨损试验
常数的参数用于stir-casting磨损试样如8%的钢筋,600 rpm的搅拌速度、搅拌时间30分钟,850°C的熔融温度36]。表3介绍了磨损试验参数及其水平,和参数,即%钢筋,外加负载(N),盘速度(米/秒),和滑动距离(m)。所有的参数有不同的价值水平。
进行了磨损试验DUCOM Pin-On-Disc仪器为模型的,和穿测试标本的干滑动模式。干滑动磨损试验装置见图2,不同的加载应用基于参数参与。所有16个标本wear-tested按照美国材料试验学会(ASTM可以)标准程序,和样品的尺寸40毫米长度和直径12毫米。
每个样品测试通过使用不同的参数根据L16正交阵列的安排。图3说明了穿16号的试样。
3.2。维氏显微硬度试验
维氏显微硬度测试是光学测量的一个安排。标本准备按照ASTM e - 384标准。金刚石压头是用来测量的硬度值标本运用小数量的负载,和压痕表面的标本。通常情况下,负载变化维氏硬度试验是10 gm 1 kgf,这个测试,0.5 kgf负载应用。图4介绍了显微硬度试样的实验工作。
4所示。结果与讨论
4.1。磨损试验
表4介绍了磨损试验的实验总结,得到最小磨损率为0.228毫米3钢筋/ m的贡献为12%,25 N的应用负载,盘速度2米/秒,1000米的滑动速度。
表5介绍了响应表的磨损试验手段,和表6介绍了响应表磨损试验的S / N比率。所有的输入值都变成了均值和信噪比的磨损试验值通过实验设计。从磨损试验、钢筋%是极其影响参数的影响在随后的磨损试验的滑动距离,应用负载,和盘的速度。磨损试验的最优参数记录12%的强化,25 N的应用负载盘速度1.5米/秒,1000米的滑动速度。
数据5和6说明了主要影响情节的意思和S / N比率的磨损试验。没有钢筋,标本高度磨损的影响;因此,磨损率。进一步强化比例增加,磨损率降低。最后,强化(12%)的比例更高最低磨损率。在外加负载条件下,最初,降低应用负载的磨损率高;此外,增加应用负载(N) 25日,突然可以减少磨损率。再次,增加应用负载从25到45 N,磨损率增加。盘速度条件下,1.5 m / s提供最低限度的磨损率;此外,增加盘速度,磨损率也增加。 For the sliding distance condition, the minimum level of sliding speed (1000 rpm) is recorded as lower wear rate, and continually increasing sliding distance, the wear rate was increased.
图7演示了磨损率的残块。剩余的情节,所有四个图表解释参数影响的单一视图。在正态概率图,所有16个点触摸的概率,其中一些线附近的时候,它可以反映在磨损率的结果,在实验运行进行精确。符合情节,点分散均匀,范围内,这个可以注册所选参数,响应值是准确的。从直方图情节,所有矩形框是非常接近对方。的顺序图,点越过均值线同时正面和负面。从这些条件,实验是在一个非常好的方法,和使用的参数是有效的。
图8说明了实验运行磨损试验的相对磨损率。从磨损试验,实验值和预测值进行了分析。在16个实验运行,大部分的实验值在预测值的限制;接近的人却不多,而且越过预测值。
数据9(一个)- - - - - -9 (c)说明了表面磨损试验的情节。图9(一个)演示了钢筋的%和应用负载。从这个情节,最低磨损的影响被注册为最低级别的应用负载和最大程度的强化。图9 (b)介绍了应用负载与盘的速度。在这个情节,最大程度的应用负载和最低水平的盘速度提供最低磨损率。图9 (c)充分体现了光盘速度和滑动距离。从这个情节,适度盘速度和最小滑动距离最小的磨损率。图9 (d)代表了滑动距离和强化的%。在这个情节,最小滑动距离和最大强化比例提供较低的磨损率。
(一)
(b)
(c)
(d)
数据10 ()- - - - - -10 (p)说明了3 d Profilometric穿标本的十六个数字图像。从SEM图像,这些图像被转换和颜色确定了穿着破旧不堪的表面。蓝色与白色的颜色代表了微米级的穿,穿的绿色说明了适度,最后红色注意到高穿发生在表面的标本。在穿的颜色条范围在微米级别。图10 (g)显示了最小磨损,数字10 (h)- - - - - -10 (j)和10 (o)节目中穿,和数字10 (),10 (b),10 (d),10 (k)显示高磨损。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(我)
(j)
(k)
(左)
(m)
(n)
(o)
(p)
4.2。维氏显微硬度试验
表7说明了维氏显微硬度试验的实验总结,最大硬度122 VHN记录。最大硬度值是通过参数的影响12%的钢筋,搅拌速度450 rpm,搅拌30分钟的时间,和熔融温度为750°C。
表8介绍了响应表的维氏硬度试验手段,和表9介绍了响应表维氏硬度试验的S / N比率。这些表,所有的输入值都转化为均值和信噪比的维氏硬度测试值通过实验设计。维氏硬度试验、钢筋的%是特别影响参数影响的维氏硬度试验继续搅拌速度、搅拌时间、熔融温度。维氏硬度试验的最优参数被发现12%的钢筋,550 rpm的搅拌速度、搅拌时间30分钟,800°C的熔融温度。
数据11和12例证的主要影响情节的意思和S / N比率的维氏硬度测试。强化比例增加,显微硬度值增加。最后,提供了更高比例的强化(12%)最大的显微硬度。在搅拌速度状态,最初,较低的搅拌速度的显微硬度高;此外,增加搅拌速度(500 rpm),显微硬度值突然减少。增加搅拌速度从500转到550转,显微硬度增加。在搅拌时状态,逐渐增加,搅拌时间,显微硬度值增加;30分钟的搅拌时间提供了最大硬度值。熔融温度条件,最低级别的熔融温度低注册为显微硬度,并不断增加熔融温度、显微硬度增加。最后,800°C提供最大的显微硬度值。
图13显示剩余地块进行维氏硬度。残余的阴谋,显微硬度水平和参数影响单一观测的明显例证。正态概率图,所有16个点是躺在概率很少接近的线,它可以被复制在显微硬度的影响等进行实验。符合情节的点分布恒久地范围内,选择参数可以记录和响应值是完美的。直方图的情节,所有矩形框是非常接近和触摸对方。的顺序图,所有点交叉同时意味着行正面和负面。从这些条件,进行的实验是在一种特殊的方式,和使用的参数是有效的。
图14说明了实验运行和维氏显微硬度。从维氏显微硬度试验,实验和预测价值评估。16个实验运行,大部分的实验值在预测值的限制;接近的人却不多,而且越过预测值。
数据(15日)- - - - - -15 (d)维氏显微硬度试验的等高线图。图(15日)显示%钢筋之间的相关性和搅拌速度,和强化比例越高,温和搅拌速度提供优秀的显微硬度。图15 (b)说明了搅拌速度和搅拌时间之间的联系,和最低搅拌速度和搅拌时间提供最大硬度值较高。图15 (c)演示了搅拌时间和熔融温度之间的关系,以及最大搅拌时间和温和的熔融温度记录最大硬度值。
(一)
(b)
(c)
(d)
图15 (d)揭示了熔融温度之间的相关性和%的强化,和温和的熔融温度和较高的强化注册为最大硬度值。
5。结论
7079铝合金的氧化锆和氮化硅(资产管理公司)通过stir-casting混合复合材料制备过程。此外,磨损试验是由Pin-On-Disc与田口方法的统计方法。最后,穿着破旧不堪的表面和维氏显微硬度进行彻底审查。这个实验工作的输出结果得出结论,证明如下:(我)从磨损试验、磨损率最小记录为0.228毫米3/ m,钢筋的贡献12%,外加负载25 N,盘速度2 1000 m / s和滑动速度,提供最低磨损率。钢筋在磨损试验,%是异常影响参数的影响在随后的磨损试验的滑动距离,应用负载,和盘的速度。磨损试验的最优参数被注册为12%的钢筋,25 N的应用负载盘速度1.5米/秒,1000米的滑动速度。(2)曲面图的分析,应用负载的最低水平和最大程度的强化提供最低磨损率。进一步,最大程度的应用负载和最低水平的盘速度提供最低磨损率。两个参数之间的相关性,提供的最小滑动距离和最大强化比例,降低磨损率。(3)维氏显微硬度试验,最大硬度122 VHN记录。最大硬度值的影响参数,获得的12%的钢筋,搅拌速度450 rpm,搅拌30分钟的时间,和熔融温度为750°C。维氏硬度试验的钢筋%是主要影响参数维氏硬度试验的影响,其次是搅拌速度、搅拌时间、熔融温度。维氏硬度试验的最优参数记录12%的强化,550 rpm的搅拌速度、搅拌时间30分钟,800°C的熔融温度。(iv)从等高线图分析,强化越高百分比和温和搅拌速度提供特殊的显微硬度。此外,最低搅拌速度和搅拌时间提出了最大硬度值较高。最后,最大搅拌时间和温和的熔融温度记录为最大硬度值。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。要进一步的数据或信息,这些都可以从相应的作者。
信息披露
本研究进行的工程与技术学院的就业,Dambi Dollo大学Oromia地区,埃塞俄比亚。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者感谢支持从Dambi Dollo大学,埃塞俄比亚,Sathyabama科技研究所,钦奈。作者感谢Saveetha工程学院,技术援助的钦奈,实验过程的设计。