Подготовка нанокомпозитов Ti3SiC2/Al с помощью механического фрезерования шаров

В этом исследовании исследует процесс создания нанокомпозитных материалов с использованием керамических частиц Ti3SiC2 микрометра и Al powder через композитное фрезерование шаров. Были испытаны различные типы фрезных шаров, причем циркониевые шары оказались наиболее эффективными в переработке частиц Ti3SiC2 и достижении равномерной дисперсии в матрице Al, в отличие от стальных и agate шаров, которые привели к агломерации. Полученный в результате композитный порошок, фресованный циркониевыми шариками, использовался для производства однородных объемных нанокомпозитных материалов в конкретных условиях. По сравнению с ненанокомпозитными материалами Ti3SiC2/Al-нанокомпозиты продемонстрировали повышенную твердость и прочность, сохраняя при этом свойства разломов.

Наноматериалы привлекли значительное внимание в силу их уникальных свойств, и методы их подготовки стали центральным звеном в материаловедении. Механическое фрезерование шаров, известное своей простотой и масштабируемостью, широко используется для производства обычных композитных материалов на основе металла и в последнее время привлекает внимание к наноматериалам и аморфным материалам. Исследователи использовали этот метод для производства различных нанокомпозитных материалов, но и так далее#39. Уделение ограниченного внимания нанокомпозитам, особенно тем из них, которые связаны с металлами, главным образом из-за проблем, связанных с обеспечением равномерного рассеивания наночастиц керамики в металлических матрицах.

Существующие исследования часто требуют дорогостоящих наночастиц керамики, что ограничивает практическое применение. Таким образом, использование микрометрических частиц керамики для производства нанокомпозитов при одновременном контроле параметров обработки становится актуальной темой. В этом исследовании нанокомпозиты Ti3SiC2/Al были успешно подготовлены с использованием порошков Ti3SiC2 и Al размером в микрометр. Циркониевые шары использовались при фрезеровании шаров, что привело к равномерному рассеиванию и уточнению частиц Ti3SiC2 со средним размером частиц около 100 нм.

Материалы и методы

Использовались имеющиеся в продаже чистый алюминиевый порошок (99 % по весу) и керамические частицы микрометра Ti3SiC2 (10% по объему). Механическая фрезеровка шаров проводилась под защитой аргона с использованием шарового фрезерования QM-1SP4-CL. Использовались различные фрезерные шары (сталь, agate и циркония). После фрезерования композитные порошки были прижаты к сыпучим материалам под давлением 550 гранул и 20 мпа аргона. Сканирование электронной микроскопии (Сэм) было использовано для анализа микроструктуры.

Результаты и обсуждение

Различные фрезерные шары оказали значительное влияние на порошковую морфологию. Циркониевые шары давали лучшие и самые единообразные дисперсии, в то время как стальные и agate шары привели к большим размерам частиц и агломерации. Расширенное фрезерование шарами циркония с помощью циркониевых шаров привело к дальнейшему уточнению содержания частиц Ti3SiC2, достигнув среднего размера приблизительно в 100 нм, что указывает на возможность крупномасштабного производства нанокомпозитов. Выбор фрезерного материала играет решающую роль в обеспечении единообразия и уточнения.

Объемные нанокомпозитные материалы, полученные при температуре 550°C и 20 мпа, показали равномерное распределение частиц Ti3SiC2 со средним размером около 100 нм. По сравнению с ненанокомпозитными материалами Ti3SiC2/Al нанокомпозиты продемонстрировали повышенную твердость и прочность, сохраняя при этом характеристики разломов. Это говорит о Том, что при правильных параметрах обработки и подходящих керамических и фрезерных материалах возможно создание нанокомпозитных материалов с использованием в качестве сырья керамических частиц микрометра.

Iii. Выводы и рекомендации

Таким образом, циркониевые шары доказали свою эффективность в переработке частиц Ti3SiC2 и достижении равномерной дисперсии в матрице Al, что привело к образованию дисперсированных усиленных сыпучих алюминиевых нанокомпозитных материалов. В исследовании подчеркивается потенциал подготовки нанокомпозитов с использованием керамических частиц микрометра при условии выбора соответствующих материалов и параметров обработки. Выбор фрезерного материала существенно влияет на уточнение и равномерное распределение керамических частиц. Достижение единообразия и уточнение являются важнейшими соображениями при механическом фрезеровании шаров для различных систем материала.