بررسی اثرات دما و افزودن نانو ذرات اکسید سیلیسیم بر خواص مکانیکی دما بالا برای آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیم پیستون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه سمنان

چکیده

در این مقاله اثر افزودن نانو ذرات سیلیس بر خواص مکانیکی دما بالا و دما محیط آلیاژ آلومینیوم پیستون بررسی شده است. نمونه‌های آلیاژ آلومینیوم بصورت ریخته‌گری ثقلی در قالب چدنی تهیه شدند اما نمونه‌های نانو کامپوزیتی با روش ریخته‌گری گردابی و با اضافه کردن 1 درصد نانو ذرات اکسید سیلیسیم به مذاب، تولید شدند. به دلیل شرایط کاری پیستون موتور در دمای بالا، آزمون‌های کشش در دماهای 25، 250، 275 و 300 درجه سانتی‌گراد و با نرخ 1 میلی‌متر بر دقیقه انجام شد. پس از آزمون، تحلیل حساسیت با استفاده از نرم‌افزار Minitab روی نتایج آزمون انجام شد. نتایج آزمون نشان داد برای همه نمونه‌ها، افزایش دما روی تنش تسلیم، استحکام نهایی کشش و کرنش شکست اثرگذار بوده است. در نمونه‌های آلیاژ آلومینیوم (بدون نانو ذرات سیلیس)، افزایش دما، تنش تسلیم و استحکام نهایی کشش را کاهش و کرنش شکست را افزایش داده است. برای نمونه‌های نانو کامپوزیتی نیز، افزایش دما سبب افزایش کرنش شکست و کاهش تنش تسلیم و استحکام نهایی کشش شد. بطور کلی، خواص مکانیکی نانو کامپوزیت نسبت به آلیاژ آلومینیوم (پایه)، بهبود داشته است. بر این اساس، مدول الاستیک در دمای 25 درجه سانتی‌گراد، 23 درصد افزایش و مقدار ازدیاد طول نیز در همین دما، 18 درصد کاهش یافته است. همین مقادیر بهبود یافته در دمای 300 درجه سانتی‌گراد، به ترتیب برابر با 58 درصد افزایش و 25 کاهش است. بهبود تنش تسلیم با اضافه شدن ذرات نانو به میزان 4 و 9 درصد به ترتیب در دماهای 25 و 300 درجه سانتی‌گراد بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of effects of the temperature and adding nano-SiO2-particles on high-temperature mechanical properties for the piston aluminum-silicon alloy

نویسندگان [English]

  • Mohammad Azadi
  • Arash Naderi
  • Abdolhossein Freidoon
Semnan University
چکیده [English]

In this paper, the effect of adding silica nanoparticles on the high- and room-temperature mechanical properties of the piston aluminum alloy is investigated. Aluminum alloy samples were fabricated by gravity-casting in the cast iron mold. However, nano-composite specimens were produced by stir-casting and with the addition of 1% of nano-SiO2-partiles to the melt. Due to the working conditions of the engine piston at high temperatures, tensile tests were performed at temperatures of 25, 250, 275 and 300°C and at a rate of 1 mm/min. After the tests, the sensitivity analysis was performed on the test results using the Minitab software. The experimental results showed that for all samples, the temperature increase had an effect on the yield stress, the ultimate tensile strength and the fracture strain. In aluminum alloy samples, increasing the temperature led to decrease in the yield stress and the ultimate tensile strength and the fracture strain increased. For nano-composite specimens, increasing the temperature enhanced the fracture strain and decreased the yield stress and the ultimate tensile strength. In general, mechanical properties of the nano-composite improved compared to the aluminum alloy. Therefore, the elastic module at 25°C increased as 23% and the elongation at this temperature decreased as 18%. These improvements at 300°C was the increase of 58% and the decrease of 25%. The improvement in the yield stress was 4% and 9% at 25 and 300°C respectively, by adding nano-particles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Piston aluminum alloy
  • nano-composite
  • High-temperature Tensile Testing
  • Sensitivity analysis