金相和拉伸性能AA6061铝合金/稻壳灰硅纳米复合材料

文摘

不可阻挡的追求低成本补强剂姜的热情对开发和利用agro-based废料作为强化因为它们立即访问,可持续,便宜的购买。在这项研究中,AA6061 /稻壳灰基复合材料是通过冶金搅拌铸造技术生产。不同的钢筋重量百分比的2%,4%,6%,8%是用于制造复合材料。增强复合材料的特点是SEM / EDS显微结构的研究。的力学行为是检查所有的样品生产。SEM / EDS分析了硅的存在,稻壳灰的主要成分的复合材料生产的。机械性能结果表明,升级补强剂的重量百分比增加了机械性能。AA6061/8%大米嘘灰生成一致的上升与填料浓度相比,铝合金在所有操作功能。

1。介绍

陶瓷材料的高成本促使环保廉价agro-based浪费的使用,加强对铝瓶装合金材料的工业应用(1,2]。利用现代技术减少严重的失败主要工程金属结构行业所需组件由于其创新的品质,和研究表明,铝合金是最便宜和全球有价值的材料3,4]。铝合金是一种铝密度较低,重量轻,极限抗拉强度和硬度5,6]。高铝应用于不同的应用需求是无法量化的其他金属的实现。此外,铝是在许多领域发挥作用,从建筑到厨房的货物。铝及其合金是应用于许多工厂由于其包含属性,如更高的强度重量比,良好的耐蚀性,和特殊的可加工性7]。铝的生产总是广泛拥护冶金路径的不同阶段。创造的追求更便宜的材料,特别是金属基复合材料(间)和丰富的结构,已经占领了许多研究人员的关注8,9]。纯铝不能用于结构应用除非其他元素都包含在获得足够的力量的物质结构成员的生产(10]。间利用极大的工业过程涉及重量轻和刚度,superspecific强度、延性,由于热电阻(11]。粉煤灰、纤维、胡须和粒子的一些例子agro-based浪费微粒最近用于强化(12,13]。众多研究人员希望使用更便宜的材料来强化铝合金,特别是金属基复合材料具有优越的特性(14]。然而,AA6061合金粗粒子和巨大的针/平板状共晶硅,导致较低的机械行为。AA6061合金是一种集群Al-Si-Mg及其提高强度的处理毫克₂如果在铝合金10]。热情在金属基复合材料的改进(间)是固定在与一个独特的机械光申请材料质量、延展性和热阻15]。希望生产便宜的智能组合需要许多技术世界的发明。在几个增援部队使用如碳化硅和氧化铝,稻壳灰是最低的钢筋在巨大的数量作为agro-based浪费(16,17]。稻壳灰(RHA)被选中,因为固有的成分,如硅材料中嵌入。硅的熔点和沸点高1414°C和3265°C,这有助于减少生产复合材料的熔化温度。

在当前的研究中,使用AA6061 / RHA复合材料来提高材料的结构特性决定。Senapati等人探索使用agro-based丢弃RHA和粉煤灰加强铝合金用于制造业。作者推断,添加粉煤灰和稻壳颗粒铝合金进步矩阵硬度和耐磨性的复合18]。普拉萨德和克里希纳检查AA356.2 / RHA复合材料的机械特性。作者观察了预期比原片玻璃样品表面形态和力学特性。结果描述,RHA颗粒的存在会导致发达的硬度和强度的改善复合材料(2]。Subrahmanyam等人进行了接种铝合金使用农业废弃物稻壳灰。作者观察到间的力学性能表现更好RHA纳入铝合金。8% RHA粒子的微观结构特殊的机械性能和微粒均匀分布19]。

根据Haque et al .,“生产廉价的金属基复合材料增强环保材料领域的革命做出了贡献工程限制环境污染”。作者捏造和特征与RHA AA356.2合金颗粒的强化。微观结构的研究揭示了RHA微粒均匀分散的复合材料生产。此外,它表明,冲击试验测得的韧性增加RHA内容增加。是肯定AA356.2 / RHA复合材料可以使用轻型材料需要有更好的刚度和强度20.]。

Valyakala等人研究了鼓风机的毁灭之源基础上进行的一项研究石化行业。的主要因素影响鼓风机的失败率在石化工业振动,和振动引起的轴承故障。风机叶片的失败的原因分为四个主要部分:机器,材料,设备和劳动力。作者断言,空气中悬浮粒子煽动叶片的侵蚀。因此,作者得出的结论是,强制通风风扇损坏是由于轴承损坏,并且它可以逃避通过消除中断的叶轮和失调基地和紧固件失败(21]。Kushwaha避免断裂的失效分析和技术研究发电机风扇叶片。作者的结论是,叶片裂纹是由于疲劳情况在共振状态下和现有可行的小裂纹的增长22]。

并发症的研究设想的机器零件的变形是由于环境改变晶粒边界生成失败。这项研究提供了agro-based浪费来提高铝合金的制造业。这项研究旨在确定AA6061铝合金的金相和拉伸性能/稻壳灰硅纳米复合材料抑制设备的不断失败。

2。材料和方法

2.1。基质材料

矩阵在6061年这项工作是铝材料。6061铝是铝的合金的主要合金元素镁和硅。这个材料是用在这个工作是因为展品的力学性能,如强度和良好的焊接能力。在目前的研究中,矩阵的化学成分如表所示1。

2.2。强化材料

在这项研究中,稻壳灰强化材料。它是由在Abakaliki碾米机工厂,Ebonyi状态。RHA是用水清洗排除灰尘和脱水在室温下一天。洗米糠是一个小时然后加热到200°C的水分。然后加热到600°C 12 h消除碳含量。RHA的化学元素表所示2。图1显示了稻壳灰的处理的流程图。

2.3。机械性能

制备复合材料的力学性能不同的增援部队在硬度和拉伸性能进行评估。布氏硬度测量在一堆100克15秒。万能试验机(UTM) SM1000用于这项工作为测试材料抗拉强度。

2.4。制备复合材料样品

AA6061 /稻壳灰生产用搅拌铸造法的方式有效地实现。这项研究是进行不同比例组成的强化。首先,AA6061涌入红色加热电加热炉温度提高到750°C,直到完全融化。渣提取生成高质量的融化。获得的是RHA预热至摄氏600°C分离烤箱和维护20分钟根除含水率。搅拌的图片安排如图2。机械搅拌器下降到融化,慢慢搅拌创建一个漩涡。预热稻壳灰是倒的融化温度为720°C。

同时,搅拌制备和转移温度为650°C到250毫米×25毫米的预热模具尺寸圆柱孔。预防措施是确保彻底转换的熔融金属固体。图3显示了开发复合材料在拉伸试验。

3所示。设备

3.1。硬度测试

布氏硬度试验是使用10毫米钢球硬度计压头TQ SM1000万能试验机,微小的圆形标本被置于腔连接到轴钢球硬度计压头,然后使用杠杆钢球在液压能量推入样品10年代观察和继续阅读数字读出屏幕上的作用力。缩进的直径在样品测定颗粒组成的放大镜磅秤。布氏硬度值是基于布氏硬度范围的公式如下: 哈佛商学院= H(硬度)、B(布氏硬度),S(钢),F=作用力,D=硬度计压头直径d=压痕直径(23]。

3.2。万能材料试验机

SM1000通用测试机盖100 kN(10吨)是用来确定开发的复合材料的抗拉强度。这是一个通用测试机(UTM)通常被称为万能试验机。它有很多种用途,因为它被用来进行抗拉强度测试。这是一个多功能拉伸和硬度试验机。

3.3。扫描电子显微镜(SEM)

扫描电子显微镜(SEM)是用于执行每个钢筋的微观结构检查和相分析样本。显微镜强化了能量色散谱仪(EDS)来确定元素的量化综合身份出现在工作样本。统一的基本研究TESCAN扫描电子仪器使分辨率高真空分离。

4所示。结果与讨论

4.1。形态学研究AA6061 /稻壳灰强化

图4显示应用基的SEM / EDS样本描述铝EDS分析的重要地位。图5显示了发达的微结构复合由搅拌铸造方法。RHA明显注意到在图的均匀分散5(b)没有蛀牙和差距。图6(b)显示,共晶硅的存在α过程阶段的沉淀与不均匀分布颗粒粮食炼油厂。更发达和微粒均匀分散是观察到的样本AA6061/8% RHA享年75岁μm。注意到一个针状颗粒与结构良好的水晶由于安排改进加固存在的基本所有集合的元素组成的。有趣的是,增援的百分比稳定的晶体修改中起着至关重要的作用。在这工作,萨拉瓦南和Kumar表示,未来陶瓷粒子的研究有一个强度导致一致的增长由于成核系统见图6(b) (24]。哈斯和Rao说添加补强剂导致了建筑的一种层矩阵保证金(25]。

4.2。断裂表面AA6061 / RHA综合分析

拉伸试样的断裂表面检查使用扫描电子显微镜(SEM),使拉伸试样的断裂传播,和图7显示了断裂的起始物料的扫描电镜图像。它显示平面断裂表面组成的小骨折方面和撕裂山脊微结构图像的原始材料,表明它是韧性断裂。图8(一)说明了详细的断裂表面形态AA6061/2% RHA复合材料。SEM图像显示平面骨折断裂表面包括穿跟踪和撕裂的山脊。Maleque等人表示,断裂发生在复合材料的裂纹萌生后立即在铝合金和钢筋之间的界限,和韧性属性特征跟踪和损耗脊断裂表面的观察(26]。

图8(b)的金相AA6061/4% RHA复合材料。它可以观察到有不规则撕裂山脊和韧性失败由于增援之前更多的空间和更少的深处的酒窝。图8(c)显示了金相分析AA6061/6% RHA复合材料。它显示明显的断裂表面的涟漪效应,它指定材料的延性。图8(d)表明AA6061/8% RHA抗拉强度高于原片玻璃样品,因为材料的延性性质。然而,AA6061/8% RHA揭示了一个明显的断口宏观拉伸测试后图片和等于深深的酒窝断裂表面传播。酒窝附上更大的面积相当大的酒窝深度和金属间的隔离,是由于增强剂在矩阵(27,28]。

4.3。机械行为的评价

4.3.1。显微硬度分析AA6061 RHA增强

图9代表了强化合金的显微硬度的情节和变量模式AA6061 / RHA合金在75年μ米颗粒大小。从获得的数据,制作从152布氏硬度合金硬度线性增加到大约188布氏硬度的比例增加23.7%。增强的关键比较矩阵,AA6061/8% RHA享年75岁μ在其他所有人给一个更好的硬度。Apasi等人指出,合金的硬度增加复合的结果被认为是类似于其他作者的实验(29日]。

4.3.2。RHA钢筋AA6061极限抗拉强度

图10显示了增强合金的生产趋势和变量设计AA6061 / RHA合金在75年μ米颗粒大小。钢筋的生产铝间从6000 kPa铝合金开始显著增加到大约6339 kPa发达合金性能的影响为5.65%。钢筋的准确评价矩阵,AA6061/8% RHA享年75岁μ米在所有其他优越的极限抗拉强度。古普塔和Takhi说RHA添加到矩阵的比例越高,其抗拉强度越高,从而导致力学性能的提高30.]。

4.3.3。为增强铝基伸长的结果

图11显示了增强合金的延伸率分析和变量影响AA6061 / RHA合金在75年μ米颗粒大小。从工艺参数相比,AA6061 + 8% RHA报75μm在别人给了优越的伸长率比原片玻璃样品。注意到,伸长的合成减少的百分比减少钢筋(7]。

5。结论

以下结论:Agro-based废弃物稻壳灰颗粒可以用于生产间的工业应用。AA6061成功了通过液体与稻壳冶金搅拌铸造路线。AA6061/8% RHA给出了最大拉力值6339 kPa相比,6000 kPa收到基在所有操作条件下样品。开发金属矩阵agro-refiner合金的硬度大大提高152布氏硬度188布氏硬度性能的影响为23.7%。

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。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者承认约大学发表的这项研究提供的财政支持。

引用

1. k . k . Alaneme t . m . Adewale, p . a . Olubambi”Al-Mg-Si合金的腐蚀和磨损行为矩阵混合复合材料增强稻壳灰和碳化硅,”材料研究和技术杂志》上,3卷,不。1,9到16,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. d·s·普拉萨德和a·r·克里希纳”制造和表征AA356.2-Rice壳灰复合使用搅拌铸造技术,”国际工程科学与技术杂志》上,卷2,不。12日,第7608 - 7603页,2010年。视图:谷歌学术搜索
3. l . g . Wang朱、刘h .和w·李,“Zinc-graphite复合涂料防污应用程序,”材料的信件,卷65,不。月19日至20日,第3097 - 3095页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. z . f .林、李x b和l . k .徐”电沉积和腐蚀行为zinc-nickel电影从酸获得解决方案:teo作为添加剂的影响,“国际期刊电化学科学7卷,第12517 - 12507页,2012年。视图:谷歌学术搜索
5. n . e . Udoye o . s . i Fayomi, a . o . Inegbenebor”评估铝合金耐磨性的制造业行业审查,”Procedia制造业,35卷,第1386 - 1383页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. m·n·瓦哈卜a·r·达乌德,m . j . Ghazali”的制备和表征搅拌铸件铝金属基复合材料,氮化铝强化”机械和材料工程的国际期刊,4卷,不。2、115 - 117年,2009页。视图:谷歌学术搜索
7. g . Narasaraju和d . l . Raju”特征的混合稻壳和飞ash-reinforced铝合金(AlSi10Mg)复合材料,”今天材料:诉讼,卷2,不。4 - 5,3056 - 3064年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. b·a·库马尔和n .基于“冶金和机械搅拌铸造AA6061-T6-AlNp复合的特点,“材料和设计40卷,52-58,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. o . s . i Fayomi o . o . Joseph i . g . Akande c . k . Ohiri k . o . Enechi和n . e . Udoye”CCBP掺杂效应的多功能al - 0.5 Mg-15CCBP超耐热不锈钢先进的应用程序,使用液态冶金过程”杂志的合金和化合物卷,783年,第255 - 246页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. m . Abdulwahab中情局Madugu, s . a .雅鲁s b·哈桑和a . p . i Popoola“多工位的热老化的影响治疗的硬度特性A356.0-type Al-Si-Mg合金、”材料和设计,32卷,不。3、1159 - 1166年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. o . s . i Fayomi a . p . i Popoola和n . e . Udoye”的影响合金元素对铝瓶装的完整性和功能合金、”铝合金:最近的趋势在加工、表征、机械性能和应用程序(第13章),第260 - 243页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. n .普拉萨德金属的发展及特征矩阵使用赤泥复合耐磨的工业废料的应用程序、论文研究所技术、Rourkela,印度,2006。
13. 美国Rattanasak、p . Chindaprasirt和p . Suwanvitaya”发展高容量稻壳灰专业化硅酸盐复合材料,”国际期刊的矿产、冶金和材料,17卷,不。5,654 - 659年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. 诉k·沙玛,r·c·辛格和r·乔杜里”的影响粉煤灰颗粒与铝熔体铝金属基复合材料的磨损,”国际工程科学与技术》杂志上,30卷,10 - 15,2018页。视图:谷歌学术搜索
15. n . e . Udoye o . s . i Fayomi, a . o . Inegbenebor”对提高铝合金的研究对于工程应用:复习一下,”国际机械工程和技术杂志》上,10卷,不。3、541 - 545年,2019页。视图:谷歌学术搜索
16. 黄永发。彭,X.-l。唐,J.-t。他和D.-y。许”,热处理对显微组织和拉伸性能的影响A356合金的,”中国有色金属协会的事务,21卷,不。9日,第1956 - 1950页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. r·a·库马尔a Devaraju, s . Arunkumar”试验研究的机械性能和磨损参数抽搐和石墨增强铝混合复合材料,”今天材料:诉讼,5卷,不。6,14244 - 14251年,2018页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. A . k . Senapati s . k . Sahoo辛格,美国长官,p . r . Padhi和n . Satapathy”物理和机械性能的比较调查MMC钢筋废料,”国际工程和先进技术杂志》上,5卷,不。4、161 - 168年,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. a . p . s . v . r . Subrahmanyam g . Naresh诉Venkatesu,“微观结构和力学性能的稻壳灰强化铝合金金属基复合材料(A356.2),“IOSR工程杂志》(IOSRJEN),8卷,不。6,36-42,2018页。视图:谷歌学术搜索
20. h . Haque r·艾哈迈德·m·汗,s . Shahriar“制造、金属基复合材料的强化和表征(间)使用稻壳灰和铝合金(- 356.2),”国际科学和工程研究杂志》上,7卷,不。3、2229 - 5518年,2016页。视图:谷歌学术搜索
21. a . m . Valyakala j . Dileeplal, b .保罗,“根本原因分析的失败在石化工业鼓风机,”工程研究和开发的国际期刊》第六卷,没有。5,84 - 90年,2013页。视图:谷歌学术搜索
22. t . n . Kushwaha”冷却风扇叶片的疲劳失效分析:一个案例研究中,“国际O和M会议》第六卷,第726 - 717页,2017年。视图:谷歌学术搜索
23. h·苏亚雷斯,t . Zucarelli m·维埃拉m . Freitas和l·里斯”实验力学性能的表征铁路车轮制造使用B类材料,”Procedia结构完整性1卷,第272 - 265页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. s·d·萨拉瓦南和m . s . Kumar力学性能对稻壳灰的影响增强铝合金基复合材料(AlSi10Mg)”Procedia工程卷,64年,第1513 - 1505页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. d·哈斯和j·b·拉奥”合成和表征RHA微粒增强A7075复合材料(稻壳灰),“国际先进的机械和土木工程杂志》上,4卷,不。3、105 - 110年,2017页。视图:谷歌学术搜索
26. m·a·Maleque a . a . Adebisi和n . Izzati”分析Al-Mg / SiCp复合材料的断裂机制,“材料科学与工程,卷184,不。1,2017。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
27. 奥兹登,r . Ekici f·奈尔,”调查的影响行为的铝碳化硅颗粒增强金属基复合材料的基础上,“复合材料:应用科学和制造业,38卷,不。2、484 - 494年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
28. 钱德拉塞卡p . n . Pramada和j·马吉德,“煅烧温度和升温速率对稻壳灰的光学性质和反应,”材料科学杂志第41卷。。23日,第7933 - 7926页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. a . Apasi d s Yawas s Abdulkareem和m . y . Kolawole”提高铝合金的力学性能通过添加椰子shell-ash,”科学和技术杂志》上,36卷,不。3,34-43,2016页。视图:谷歌学术搜索
30. 诉古普塔和美国Takhi稻壳灰颗粒对机械和摩擦学性能的金属铝和氧化铝复合增强,”国际期刊的科学研究和发展,3卷,不。3,2015。视图:谷歌学术搜索

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