Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2002.05a
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pp.155-158
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2002
Fabrication process of metal/intermetallic laminated composites by using self-propagating high temperature synthesis(SHS) reactions between Ni and Al elemental metal foils have been investigated. Al foils were sandwiched between Ni foils and heated in a vacuum hot press to the melting point of aluminium. SHS reaction kinetics was thermodynamically analyzed through the final volume fraction of the unreacted Al related with the initial thickness ratio of Ni:Al and diffusion bonding stage before SHS reaction. Thermal aging of laminated composites resulted in the formation of functionally gradient series of intermetallic phases. Microstructure showed that the main phases of intermetallics were NiAl and $Ni_3Al$ having higher strength at room and high temperatures. The volume fractions of intermetallic phases were measured as 82.4, 58.6, 38.4% in 1:1, 2:1, 4:1 initial thickness ratio of Ni:Al.
Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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2006.09b
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pp.1225-1226
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2006
Particles of high strength material when coated with silver offer a means of obtaining desirable electrical properties and high strength. The coating process employed aqueous ammoniacal silver-nitrate electrolytes with a formaldehyde solution as the reductant. Modifying additives were also applied. The reduction and subsequent deposition of silver occurred selectively on the surface of the tungsten particles. The morphologies of the coated particles were assessed by SEM imaging. The silver was uniformed coated on tungsten powder and its thickness was estimated to be approximately 100nm on the basis of a mass account.
This paper develops a four-unknown refined plate theory and the Galerkin method to investigate the size-dependent stability behavior of functionally graded material (FGM) under the thermal environment and the FGM having temperature-dependent material properties. In the current study two scale coefficients are considered to examine buckling behavior much accurately. Reuss micromechanical scheme is utilized to estimate the material properties of inhomogeneous nano-size plates. Governing differential equations, classical and non-classical boundary conditions are obtained by utilizing Hamiltonian principles. The results showed the high importance of considering temperature-dependent material properties for buckling analysis. Different influencing parametric on the buckling is studied which may help in design guidelines of such complex structures.
In this paper, post-buckling behavior of sandwich plates with functionally graded (FG) face sheets under uniform temperature rise loading is examined based on both sinusoidal shear deformation theory and stress function. It is supposed that the sandwich plate is in contact with an elastic foundation during deformation, which acts in both compression and tension. Thermo-elastic non-homogeneous properties of FG layers change smoothly by the variation of power law within the thickness, and temperature dependency of material constituents is considered in the formulation. In the present development, Von Karman nonlinearity and initial geometrical imperfection of sandwich plate are also taken into account. By employing Galerkin method, analytical solutions of thermal buckling and post-buckling equilibrium paths for simply supported plates are determined. Numerical examples presented in the present study discuss the effects of gradient index, sandwich plate geometry, geometrical imperfection, temperature dependency, and the elastic foundation parameters.
Mohamed A Eltaher;Ismail Esen;Alaa A. Abdelrahman;Azza M. Abdraboh
Advances in nano research
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v.17
no.3
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pp.257-274
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2024
This work aims to study and analyse the dynamic size dependent behvior of functionally graded carbon nanotubes (FGCNTs) nanoplates embedded in elastic media and subjected to moving point load. The non-classical effect is incorporated into the governing equations using the nonlocal strain gradient theory (NSGT). Four different reinforcement configurations of the carbon nanotubes (CNTs) are considered to show the effect of reinforcement configuration on the dynamic behvior of the FGCNTs nanoplates. The material characteristics of the functionally graded materials are assumed to be continuously distributed throughout the thickness direction according to the power law. The Hamiltonian principle is exploited to derive the dynamic governing equations of motion and the associated boundary conditions in the framework of the first order shear deformation plate theory. The Navier analytical approach is adopted to solve the governing equations of motion. The obtained solution is checked by comparing the obtained results with the available results in the literature and the comparison shows good agreement. Numerical results are obtained and discussed. Obtained results showed the significant impact of the elastic foundation parameters, the non-classical material parameters, the CNT configurations, and the volume fractions on the free and forced vibration behaviors of the FGCNT nanoplate embedded in two parameters elastic foundation and subjected to moving load.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.15
no.6
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pp.269-275
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2005
Ni/Ni-aluminide/Ti/Ti-aluminide laminate composite, considered as a functionally gradient material, was manufactured by thin foil hot press technique. Thick intermetallic layers of NiAl and $TiAl_3$ were formed by a self-propagating high-temperature synthesis (SHS) reaction, and thin continuous taters of $Ni_3Al$ and TiAl were formed by a solid-state diffusion. Fracture resistance with loading along the crack arrester direction is higher than crack divider direction due to the interruption of crack growth in metal layers. The $Ni_3Al$ and NiAl intermetallic layer showed cleavage and intergranular fracture behavior, respectively, while the fracture mode of $TiAl_3$ layer was found to be an intragranular cleavage. The debonding between metal and intermetallic layer and the pores were observed in the Ni/Ni-aluminide layers, resulting in the lower fracture resistance. With the results of acoustic emission (AE) source characterization the real time of failure and the effect of AE to crack growth could be monitored.
The thermo-chemical treatment (TCT) process was applied to achieve surface hardening of CP titanium. The following three different surface modification conditions were tested so that the best surface hardening process could be selected:(a) PVD, (b) TCT+PVD, and (c) TCT+Aging+PVD. These specimens were tested and analyzed in terms of surface roughness, wear, friction coefficient, and the gradient of hardening from the surface of the matrix. The three test conditions were all beneficial to improve the surface hardness of CP titanium. Moreover, the TCT treated specimens, that is, (b) and (c), showed significantly improved surface hardness and low friction coefficients through the thickness up to $100{\mu}m$. This is due to the functionally gradient hardened surface improvement by the diffused interstitial elements. The hardened surface also showed improvement in bonding between the PVD and TCT surface, and this leads to improvement in wear resistance. However, TCT after aging treatment did not show much improvement in surface properties compared to TCT only. For the best surface hardening on CP titanium, TCT+PVD has advantages in surface durability and economics.
W-Cu composite has been used for the applications requiring both high strength, good thermal and electrical conductivity. A graded combination of W and Cu will reduce thermal stress concerned with heat conduction, maintaining good thermal conductivity and high mechanical strength. In the present work, an attempt was made to fabricate continuous W-Cu FGM by preparing the graded porous structure of W skeleton using spark plasma sintering (SPS) process followed by infiltrating Cu. The graded porous structure was prepared at 150$0^{\circ}C$ for 60s under pressure of 15MPa by SPS process using a graphite mold with varying crr)ss section in the longitudinal direction. Infiltration of Cu was performed at 115$0^{\circ}C$ for 1 hour under $H_2$. W-Cu composite with graded Cu composition of 14 to 27 wt% was finally prepared. In this process the gradient of composition could be conveniently controlled by varying the gradient of cross sectional area of graphite mold, temperature and pressure.
In this study, the influences of triaxial magnetic field on the wave propagation behavior of anisotropic nanoplates are studied. In order to include small scale effects, nonlocal strain gradient theory has been implemented. To study the nanoplate as a continuum model, the three-dimensional elasticity theory is adopted in Cartesian coordinate. In our study, all the elastic constants are considered and assumed to be the functions of (x, y, z), so all kind of anisotropic structures such as hexagonal and trigonal materials can be modeled, too. Moreover, all types of functionally graded structures can be investigated. eigenvalue method is employed and analytical solutions for the wave propagation are obtained. To justify our methodology, our results for the wave propagation of isotropic nanoplates are compared with the results available in the literature and great agreement is achieved. Five different types of anisotropic structures are investigated in present paper and then the influences of wave number, material properties, nonlocal and gradient parameter and uniaxial, biaxial and triaxial magnetic field on the wave propagation analysis of anisotropic nanoplates are presented. From the best knowledge of authors, it is the first time that three-dimensional elasticity theory and nonlocal strain gradient theory are used together with no approximation to derive the governing equations. Moreover, up to now, the effects of triaxial magnetic field have not been studied with considering size effects in nanoplates. According to the lack of any common approximations in the displacement field or in elastic constant, present theory has the potential to be used as a bench mark for future works.
Bouafia, Khadra;Kaci, Abdelhakim;Houari, Mohammed Sid Ahmed;Benzair, Abdelnour;Tounsi, Abdelouahed
Smart Structures and Systems
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v.19
no.2
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pp.115-126
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2017
In this paper, size dependent bending and free flexural vibration behaviors of functionally graded (FG) nanobeams are investigated using a nonlocal quasi-3D theory in which both shear deformation and thickness stretching effects are introduced. The nonlocal elastic behavior is described by the differential constitutive model of Eringen, which enables the present model to become effective in the analysis and design of nanostructures. The present theory incorporates the length scale parameter (nonlocal parameter) which can capture the small scale effect, and furthermore accounts for both shear deformation and thickness stretching effects by virtue of a hyperbolic variation of all displacements through the thickness without using shear correction factor. The material properties of FG nanobeams are assumed to vary through the thickness according to a power law. The neutral surface position for such FG nanobeams is determined and the present theory based on exact neutral surface position is employed here. The governing equations are derived using the principal of minimum total potential energy. The effects of nonlocal parameter, aspect ratio and various material compositions on the static and dynamic responses of the FG nanobeam are discussed in detail. A detailed numerical study is carried out to examine the effect of material gradient index, the nonlocal parameter, the beam aspect ratio on the global response of the FG nanobeam. These findings are important in mechanical design considerations of devices that use carbon nanotubes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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