M. Ramaprakash;R. Nivethida;A. Muthukrishnan;A. Jerom Samraj;M. G. Neelavannan;N. Rajasekaran
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제14권4호
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pp.377-387
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2023
Ni-W/Al2O3 nano-composites were electrodeposited on mild steel substrate for mechanical and corrosion resistance applications. This study focused on the preparation of Ni-W/Al2O3 nano-composite coating with various quantity of Al2O3 incorporations. The addition of Al2O3 in the electrolytes were varied from 1-10 g/L in electrolytes and the Al2O3 incorporation in Ni-W/Al2O3 nano-composite coatings were obtained from 1.82 to 13.86 wt.%. The incorporation of Al2O3 in Ni-W alloy matrix influenced the grain size, surface morphology and structural properties were observed. The distributions of Al2O3 particle in alloy matrix were confirmed using electron microscopy (FESEM and TEM) and EDAX mapping analysis. The crystal structure informations were studied using X-ray diffraction method and it confirms that the deposits having cubic crystal structure. The better corrosion rate (0.87 mpy) and microhardness (965 HV) properties were obtained for the Ni-W/Al2O3 nano-composite coating with 13.86 wt.% of Al2O3 incorporations.
Metal matrix composites had generated a lot of interest in recent times because of significant in specific properties. It was also highlighted as the materials of frontier industry because strength, heat-resistant, corrosion-resistant, wear-resistant were superiored. In this study the strength properties of $Al_{18}B_4O_{33}/AC4CH$ were represented mixing the binder of $Al_2O_3$ and $TiO_2$. It was also fabricated by squeeze casting. $Al_{18}B_4O_{33}/AC4CH$ was fabricated at the melt temperature of $760^{\circ}C$ the perform temperature of $700^{\circ}C$ and mold temperature of $200^{\circ}C$ under the pressure of 83.4MPa and observed SEM. Fatigue crack growth rate tests on compact tension specimen(half-size) of thickness 12.5mm were conducted by using sinusoidal waveform. Compact tension specimens(half-size) were used and fatigue crack growth rate da/dN and stress intensity factor range ${\Delta}K$ were analyzed concerning to the R value of 0.1 and 0.05. In order to find out the value of ${\Delta}K$, load amplitude constant method was applied by the standard fatigue testing method describes in ASTM E647-95a. As the results of this study, Fatigue crack growth rate increased with in creasing the load ratio, Consequently, At equivalent stress intensity factors, the fatigue crack growth rates in MMC were faster than those of AC4CH alloy. then the fatigue life and the fatigue crack growth rate was investigated using scanning election microscopy(SEM)
Carbon nanotubes(CNTs) are expected to be ideal reinforcements of metal matrix composite materials used in aircraft and sports industries due to their high strength and low density. In this study, a high pressure torsion(HPT) process at an elevated temperature(473K) was employed to achieve both powder consolidation and grain refinement of aluminummatrix nanocomposites reinforced by 5vol% CNTs. CNT/Al nanocomposite powders were fabricated using a novel molecular-level mixing process to enhance the interface bonding between the CNTs and metal matrix before the HPT process. The HPT processed disks were composed of mostly equilibrium grain boundaries. The CNT-reinforced ultrafine grained microstructural features resulted in high strength and good ductility.
한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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pp.1078-1079
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2006
The paper presents the possibilities of obtaining new composite materials based on sintered porous ceramics with particles and fibre of $Al_2O_3$ infiltrated by aluminum alloy. The EN AC - AlSi12 alloy features the matrix material, whereas the RF50AX-301 preform, of Saffil Automotive, was used as the reinforcement. Examinations of ceramics preforms permeability were made. Metallographic examination of composite materials made on light microscope and in scanning electron microscope show that aluminum alloys fill micropores in the matrix. New composite materials show twice higher value of hardness in comparison with matrix. Results indicate that it is possible to infiltrate porous ceramic with liquid aluminum alloy to obtain new composite materials were advantageous properties of each component are connected.
The thermal stability and elevated temperature mechanical properties of $SiC_P$/Al-11.7Fe-1.3V-1.7Si (Al-11.7Fe-1.3V-1.7Si reinforced with SiC particulates) composites sheets prepared by spray deposition (SD) $\rightarrow$ hot pressing $\rightarrow$ rolling process were investigated. The experimental results showed that the composite possessed high ${\sigma}_b$ (elevated temperature tensile strength), for instance, ${\sigma}_b$ was 315.8 MPa, which was tested at $315^{\circ}C$, meanwhile the figure was 232.6 MPa tested at $400^{\circ}C$, and the elongations were 2.5% and 1.4%, respectively. Furthermore, the composite sheets exhibited excellent thermal stability: the hardness showed no significant decline after annealing at $550^{\circ}C$ for 200 h or at $600^{\circ}C$ for 10 h. The good elevated temperature mechanical properties and excellent thermal stability should mainly be attributed to the formation of spherical ${\alpha}-Al_{12}(Fe,\;V)_3Si$ dispersed phase particulates in the aluminum matrix. Furthermore, the addition of SiC particles into the alloy is another important factor, which the following properties are responsible for. The resultant Si of the reaction between Al matrix and SiC particles diffused into Al matrix can stabilize ${\alpha}-Al_{12}(Fe,\;V)_3Si$ dispersed phase; in addition, the interface (Si layer) improved the wettability of Al/$SiC_P$, hence, elevated the bonding between them. Furthermore, the fine $Al_4C_3$ phase also strengthened the matrix as a dispersion-strengthened phase. Meanwhile, load is transferred from Al matrix to SiC particles, which increased the cooling rate of the melt droplets and improved the solution strengthening and dispersion strengthening.
As the interface bonding phenomenon between the matrix and the reinforcements has a large effect on the mechanical properties of MMCs, a sugestion of the strength analysis technique considering the residual stress and the interface bonding phenomenon is very important for the design of pans and the estimation of fatigue behavior. In this paper the three dimensional finite element anaysis is performed during the elasto-plastic deformation of the particulate reinforced metal matrix composites. It was analyzed with the volume fractions in view of microscale. Bonding strength. interface separation and matrix void growth between the matrix and the reinforcements will be predicted on deformation under tensile loading. An interface seperation is estimated by the fracture criterion which is a critical value of generalized plastic work per unit volume. The shape of the reinforcement is assumed to be a perfect sphere. And the type of the reinforcement distribution is assumed as FCC array. The thermal residual stress in MMCs is induced by the heat treatment. It is included at the simulation as an initial residual stress. The element birth and death method of the ANSYS program is used for the estimation of the interface bonding strength, void generation and propagation. It is assumed that the fracture in the matrix region begin to occur under the external loading when the plastic work per unit volume is equal to the critical value. The fracture strain will be defined. The experimental data of the extruded $SiC_p$>/606l Al composites are compared with the theoretical results.
입자 강화 복합재료는 입자의 크기가 감소할수록 그 항복강도가 증가하므로, 입자의 크기에 대한 길이 스케일을 보인다. 항복강도에 대한 이러한 길이 스케일은 복합재가 압밀된 후 냉각될 때 기지재와 입자간 열팽창계수의 상이함에 의하여 입자 주위 기지재에 펀칭되는 기하적 필수 전위가 주된 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 입자 강화 복합재의 연속체 강도해석 모델링에 사용할 수 있는 두 가지 전위 펀칭이론들에 대하여 전산적으로 검토하였다. 즉, 입자 주위에 펀치되는 전위 영역의 크기를 계산하는 대표적인 두 가지 이론들인 Shibata 등 및 Dunand and Mortensen 이론으로부터 전위 펀치 영역의 크기를 계산하고, 이를 유한요소해석에 적용하여 복합재의 항복 강도를 예측하였으며 실험값과 정성적으로 비교하였다. 본 연구에서 입자가 매우 작은 경우, 즉, 입자의 크기가 2.m이하인 경우에 두 이론 간에 극명한 차이를 보여주었으며, Shibata 등의 정식이 정성적으로 실험값에 더 근사한 것을 확인하였다.
Metal matrix composites had generated a lot of interest in recent times because of significant in specific properties, it was also highlighted as the material of frontier industry because strength, heat-resistant, corrosion-resistant and wear-resistant were superiored. In recent years, the study of metal matrix composite has increased by aluminum alloy. The study is based on the tribological properties of AC4CH that is a part of the mechanical property of metal matrix composites. Metal matrix composite that is produced from matrix material AC4CH and reinforcement SiO$_2$, Al$_2$O$_3$ and TiO$_2$ are added to the metal matrix composite fur strength so binding among the whisker can take place. Each metal matrix composite is produced using the squeeze casting method. To test for tribe a pin-on-disk machine and lubricant is used without paraffine 8.2CST at room temperature which is 40$\^{C}$. As the results of this study, the tribological properties of each specimen are more improved than AC4CH. The variation of coefficient resistance is more stable at the AC4CH and TiO$_2$, but the variation rates are higher at the inanimate binder.
Shape memory alloy has been used to improve the tensile strength of composite by the occurrence of compressive residual stress in matrix using its shape memory effect. In order to fabricate shape memory alloy composite, TiNi alloy fiber and Al2024 sheets were used as reinforcing material and matrix, respectively. In this study, TiNi/Al2024 shape memory alloy composite was made by using hot press method. In order to investigate bonding condition between TiNi reinforcement and Al matrix, the micro-structure of interface was observed by using optical microscope and diffusion layer of interface was measured by using Electron Probe Micro Analyser. And the mechanical properties of composite with three parameters(volume fraction of fiber, cold rolling amount and test temperature) were obtained by tensile test. The most optimum bonding condition for fabrication the TiNi/Al2024 composite material was obtained as holding for 30min. under the pressure of 60MPa at 793K. The strength of composite material increased considerably with the volume fraction of fiber up to 7.0%. And the tensile strength of this composite increased with the reduction ratio and it also depends on the volume fraction of fiber.
A metal matrix composites(MMCs) for A16061 reinforced with silicon carbide particles is fabricated by melt-stirring method. The primary products of MMCs billets are prepared by volume fractions 5 vol% to 20 vol% and particle size $13\mu m$ to $22\mu m$.This paper will be made to examine the microstructure and mechanical properties of fabricated $SiC_p$/Al 6061 composite by melt-stirring and squeeze casting method. The MMC billets is extruded at $500^{\circ}C$ under the constant extrusion velocity $V_e$=2mm/min using curved shape die. Extrusion force, particle rearrangement, micro structure and mechanical properties of extruded composites will be investigated. The mechanical properties of primary billets manufactured by melt-stirring and squeeze casting method will be compared with extrusion specimen. The effect of volume fraction and size of the reinforcements will be studied. The increase in uniformity of particle dispersion is the major reason for an improvement in reliability due to hot extrusion with optimal shape die. Experimental Young's modulus and 0.2% offset yield strength for the extruded MMCs will be compared with theretical values calculated by the Eshelby method. A method will be proposed for the prediction of Young's modulus and yield strength in $SiC_p$ reinforced MMCs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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