بررسی تجربی و پیش‌بینی شبکه عصبی خواص نانو کامپوزیت Al-SiC تولید‌شده به روش تراکم دینامیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروهمهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

3 دانشگاه گیلان

چکیده

کاربرد کامپوزیت‌های زمینه فلزی تقویت‌شده با فاز سرامیک در صنایع مختلف به‌سرعت در حال گسترش است. اخیراً تراکم دینامیکی به‌عنوان یکی از روش‌های مکمل متالورژی پودر در تولید مواد کامپوزیتی موردتوجه قرارگرفته است. علاوه بر این آلومینیوم به‌عنوان یکی از مهم‌ترین فلزات صنعتی، به‌طور گسترده در تولید کامپوزیت‌های زمینه فلزی استفاده می‌شود. در این تحقیق، اثرات تراکم دینامیکی بر پودرهای خالص و کامپوزیتی آلومینیوم مطالعه می‌شود. به‌منظور تولید نمونه‌های کامپوزیتی، پودرهای آلومینیوم خالص و نانو کاربید سیلیسیوم به ترتیب به‌عنوان زمینه و تقویت‌کننده استفاده می‌شوند. آزمایش‌های تراکم دینامیکی با استفاده از دستگاه تفنگ گازی در سرعت-های مختلف انجام می‌شوند. سپس چگالی، استحکام و ریزساختار نمونه‌های متراکم‌شده، ارزیابی می‌گردند. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد چگالی، استحکام و بازگشت فنری نمونه‌های خالص با افزایش سرعت تراکم افزایش می‌یابد. ذرات سرامیک تخلخل را در ریزساختار نمونه‌های کامپوزیتی افزایش می‌دهند. افزودن 1 درصد وزنی سرامیک استحکام نمونه‌ها را افزایش می‌دهد و منجر به توزیع یکنواخت ذرات در زمینه فلزی می‌گردد در‌حالی‌که افزایش بیش از 1 درصد، موجب کاهش شدید استحکام می‌گردد. در ادامه تحقیق، نتایج تجربی حاصل از تراکم دینامیکی و اختلاف بین نتایج تجربی و نتایج پیش‌بینی‌شده به ترتیب به‌عنوان ورودی و تابع هدف برای روش بهینه‌سازی شبکه-های عصبی مصنوعی در نظر گرفته می‌شوند. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که این روش مدل‌سازی تجربی-عددی قادر است چگالی نمونه‌های حاصل از تراکم دینامیکی را با دقت مناسبی پیش‌بینی نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation and ANN prediction of Al-SiC nano-composite properties produced using dynamic compaction method

نویسندگان [English]

  • Nasir Namazi 1
  • Majid Alitovoli 2
  • Hashem Babaei 3
1 Department of Mechanical Engineering, Guilan University, Rasht, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Guilan University, Rasht, Iran
3 University of Guilan
چکیده [English]

Application of metal matrix composites reinforced by ceramic phase is increasing rapidly in different industries. Recently, dynamic compaction has been considered as one of the complementary methods of powder metallurgy in production of composite materials. Moreover, aluminum, as one of the most important industrial metals, is widely used in manufacture of metal matrix composites. In this study, the effects of dynamic compaction on pure and composite aluminum powders are studied. To produce composite specimens, pure aluminum and nano-silicon carbide powders are used as matrix and reinforcement respectively. Dynamic compaction experiments are performed using gas-gun apparatus in different velocities. Afterwards, density, strength and microstructure of compacted samples are evaluated. The obtained results show density, strength and spring back of pure samples are increased with increasing compaction velocity. Ceramic particles increase porosity in microstructure of composite samples. Adding 1 weight percentage of ceramic increases the strength of samples and leads to uniform distribution of particles into metal matrix, whereas adding more than 1% causes significant decrease in strength. In the following of the study, experimental results obtained from dynamic compaction and the difference between experimental and predicted results are considered as input and objective function of artificial neural networks optimization method. The obtained results show that this empirical-numerical method is able to predict density of specimens obtained from dynamic compaction with a good accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dynamic compaction
  • Gas-gun
  • Aluminum-ceramic composite
  • Power metallurgy
  • Artificial Neural Networks