دانلود ترجمه مقاله تاثیر محتوای نانوپلاکت های گرافن بر خواص مکانیکی و سایشی آلیاژ AZ31

1. مقدمه 2. مواد و روش های آزمایش 3. نتایج و بحث و بررسی 4. نتیجه گیری

چکیده – گرافن به عنوان یک ماده بوده که در ساخت کامپوزیت های ماتریکس فلزی خود روان کننده با وزن سبک با خواص مکانیکی و سایشی برتر به شدت مورد توجه قرار دارد. در این مطالعه، کامپوزیت های آلیاژ AZ31 تقویت شده با نانوپلاکت های گرفن (GNPs) توسط تکنیک متالورژی پودر و سپس اکستروژن داغ ساخته شد. تاثیر محتوای GNPs (0.5، 1 و 2 درصد وزنی) بر ریزساختار، خواص مکانیکی و عملکرد سایشی کامپوزیت های GNPs/AZ31 اکسترود شده مورد مطالعه قرار گرفت. پی برده شد که افزودن GNPs منجر به ایجاد بافت سطح ضعیف و تقویت دانه فلز ماتریکس AZ31 می گردد. کمتر از 1 درصد وزنی GNPs در کامپوزیت های GNPs/AZ31 منجر به افزایش سختی ویکرز و استحکام عملکرد کششی با طویل شدن قابل قبول می گردد. سختی ویکرز و استحکام عملکرد کششی کامپوزیت GNPs/AZ31 به ترتیب تا 4.9 و 9.5 درصد در مقایسه با AZ31 تقویت نشده افزایش یافت. علاوه بر این، طویل شدن کامپوزیت ها حدودا مشابه با آلیاژ پایه AZ31 بود. هر دوی ضریب اصطحکاک و تلفات جرم سایش به طور مداوم با افزایش محتوای GNPs کاهش یافت که نشان دهنده تاثیر خود روان کنندگی می باشد. رابطه بین ضریب اصطحکاک و تلفات جرم ناشی از سایش با محتوای GNPs می تواند به ترتیب از نظر مدل هالیدی و مدل فروپاشی نمایی مدل سازی شود. مورفولوژی سطح سایش نشان داد که سایش چسپنده و سایش ساینده به طور همزمان در آلیاژ AZ31 ایجاد می شود. با این وجود، سایش ساینده مکانیزم سایش غالب در کامپوزیت های GNPs/AZ31 می باشد. مقدمه: آلیاژهای منیزیم توجه زیادی را در کاربرد در صنعت خودرو سازی، تجهیزات الکترونیکی و هوافضا به دلیل استحکام خاص بالا و چگالی پایین آن ها به خود جلب کرده است (1، 2). در اکثر شرایط، خدمات نیازمند مقاومت بالا به سایش و استحکام بالای برخی قطعات مونتاژ در حوزه های خودرو، هوانوردی و فضانوردی می باشد. کامپوزیت های ماتریکس فلزی رویکرد امیدوار کننده ای را به منظور بهبود مقاومت به سایش و استحکام ارائه کرده و به عنوان یک ماده تقویت کننده مناسب نقش مهمی در دستیابی به عملکرد مطلوب ایفاء می کنند. بر اساس مکانیزم بهبود مقاومت به سایش، ترکیبات تقویت کننده می توانند به دو ذره سخت مانند سیلیسیم اکسید، آلومینیوم اکسید و تیتانیوم اکسید و مواد خود روان ساز مانند گرافیت، نانولوله های کربن و نانوپلاکت های گرافن تقسیم شوند (3). بسیاری از تحقیقات قبلی (4، 5) نشان می دهد که ذرات سخت مقاومت به سایش کامپوزیت ها را با افزایش سختی آن ها بهبود می بخشند. با این حال، طویل شدن بسیار اندک کامپوزیت های حاوی ذرات سخت معمولا غیرقابل قبول است. پی برده شده که اثر خود روان کنندگی گرافیت در دستیابی به مقاومت بالاتر به سایش موثر است. با این حال، تعادل بین عملکرد سایش و خواص مکانیکی اجازه کاربرد کامپوزیت های حاوی گرافیت را نمی دهد (6، 7). به عنوان مثال، باردواران و همکارانش (7) کامپوزیت تقویت شده با 5 درصد وزنی گرافیت با عملکرد سایشی برتر ساختند، اما این کامپوزیت دارای استحکام بسیار پایینی نسبت به دیگر آلیاژهای مشابه بود.

Graphene, as a rising-star materials, has attracted interest in fabricating lightweight self-lubricating metal matrix composites with superior mechanical and wear properties. In this work, graphene nanoplatelets (GNPs) reinforced AZ31 alloy composites were fabricated by a powder metallurgy technique and then a hot extrusion. The effects of GNPs content (0.5, 1.0, and 2.0 wt.%) on the microstructures, mechanical properties, and wear performance of the extruded GNPs/AZ31 composites were studied. It was found that the addition of GNPs resulted in a weakened basal plane texture and grain refinement of the AZ31 matrix metal. Less than 1.0 wt.% GNPs in GNPs/AZ31 composites resulted in the enhancement in both Vickers hardness and tensile yield strength with acceptable elongation. The Vickers hardness and tensile yield strength of 1.0GNPs/AZ31 composite increased by 4.9% and 9.5% respectively, compared with the unreinforced AZ31. Moreover, the elongation of the composites was about the same as the AZ31 base alloy. Both the friction coefficient and the wear mass loss continuously decreased with the increasing GNPs content, which exhibited a self-lubricating effect. The relationship of the friction coefficient and wear mass loss with the GNPs content could be modeled in terms of the Holliday model and the exponential decay model, respectively. The worn surface morphology revealed that adhesive wear and abrasive wear simultaneously acted in AZ31 alloy. Nevertheless, abrasive wear became the dominant wear mechanism in the GNPs/AZ31 composites. Introduction: Magnesium (Mg) alloys have attracted more and more attentions in the lightweight application of automobiles, electronic equipment and aircrafts because of their low density featuring high specific strength [1,2]. In most circumstances, service requires both high wear resistance and high strength for some assembly parts in martial, automotive, aeronautic and astronautic fields. Metal matrix composites provide a promising approach to improve both the wear resistance and strength, and the suitable reinforcement plays a vital role in achieving the desired performance. According to the mechanism of improving wear resistance, the reinforcement can be divided into hard particles, like SiC, Al2O3 and TiB2 etc, and self-lubricating materials, such as graphite, carbon nanotubes (CNTs) and graphene nanoplatelets (GNPs) [3]. A lot of previous research [4,5] has indicated that the hard particles improved wear resistance of the composites by increasing the hardness. However, the too low elongation of the hard-particles-containing composites was usually unacceptable. The self-lubricating effect of graphite has been found to be effective to obtain high wear resistance. However, the balance between the wear performance and the mechanical properties does not allow the application of the graphite containing composites [6,7]. For example, Baradeswaran et al. [7] fabricated a 5 wt.% graphite reinforced 7075 composite with superior wear performance, however the strength was too low to be accepted with the counterpart alloys.