(2009) FRICTION AND WEAR OF 20% VOLUME FRACTION SUBMICRON Al2O3/6061 ALUMINUM ALLOY COMPOSITE FOR BRAKE SYSTEM APPLICATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF 200505070_Thesis_Report.pdf Download (7MB) | Preview

Arabic Abstract

مصفوفات المعادن المركبة (MMC’S) التى تحتوى على جزيئات صلبة تعطى أداء تشغيلى فائق و مقاومة للتأكل و عملية تقوية سبائك الالومنيوم بجزىئات سيراميك دقيقة تؤدى الى زيادة كبيرة فى امكانية استخدامها فى التطبيقات المقاومة للتأكل وإحدى هذه التطبيقات هى تطوير مصفوفة ألومنيوم مركبه (AMC) لأقراص الفرامل والتى تتميز عن الحديد الزهر بتوصيل حرارى عالى و كثافة منخفضة و بالتالى وزنها أقل وأكثر صلابه من الفرامل المصنعة من الحديد الزهر و هذا يعطيها امكانية عالية لتقليل وزن منظومة الفرامل و تحسين معامل الاحتكاك و زيادة عمر التأكل لمكونات الفرامل. من ناحية الصيانة فإن تأكل مادة كل من العضو الدوار و الفرامل هام جدا و هناك العديد من الدراسات التى ركزت على بحث سلوك التأكل بالنسبة لأقراص الفرامل المصنعة من سبائك الالومنيوم المقواه بجزيئات SiC (8 to 43 μm). دمج جزىئات سيراميك كبيرة الحجم نسبيا يقلل من معدل التأكل للأجزاء الدوارة من الفرامل و يحسن من تأكل بطانة الفرامل و لكن لم يتم العثور على بيانات منشورة تهدف الى وصف الاداء التريبولوجى لسبائك الالومنيوم Al2O3 تحت الميكرون المقواة. كان من المتوقع عند تقليل حجم جزيئات السيراميك الكبيرة نسبيا الى ما تحت الميكرون فى مركب الجزء الدوار أن يقل معدل التأكل لنظام الفرامل وأن يزيد ذلك من عمر أجزاء الفرامل و على هذا فإن الهدف الرئيسى من هذا البحث هو تقييم خصائص الاحتكاك و التأكل للألومنيوم 6061 المقوى بنسبة 20% من Al2O3 تحت الميكرون وإختبارها عندما تنزلق ضد مادة فرامل تجارية شبه معدنية. و قد تم دراسة هذه الخصائص عند أحمال و سرعة إنزلاق متغيرة عند درجة حرارة الغرفة لشروط الإنزلاق الجاف و تم مقارنة النتائج مع الحديد الزهر الرمادى عند نفس الظروف و قد اتضح ان الألومنيوم المركب المقترح مرشح أفضل لتطبيقات فرملة الجزء الدوار بالإضافة الى معدل تأكل أقل لسطح و مادة الفرامل.

English Abstract

Metal matrix composites (MMCs) containing hard particulates offer superior operating performance and resistance to wear. The strengthening of aluminum alloys with a dispersion of fine ceramic particulates has dramatically increased their potential for wear resistance applications. One of these applications is the development of aluminum matrix composite (AMC) brake discs, favored primarily over cast iron for their high thermal conductivity and low density. Consequently, these materials tend to be lighter in weight and harder than the traditional cast iron brake discs. Therefore they offer potential for reducing braking system weight, improving the friction coefficient and possibly increasing the wear life of brake components as well. Friction and wear performance are the most important considerations in the design of MMC brake discs, and it is the investigation of the interdependence of these two properties that comprise the bulk of this work. There have been studies which concentrated on the investigation of wear behavior of SiC particulate reinforced aluminum alloys for disc brakes. However, no published data have been found which aimed to delineate the tribological performance of submicron Al2O3 reinforced aluminum alloys. The prime objective of this work is to evaluate the friction and wear characteristics of 20% volume fraction sub-micron Al2O3 reinforced 6061 Al composite as a brake counter face. These characteristics are evaluated at varying loads and sliding speeds at room temperature in dry sliding conditions. The results are compared with gray cast iron under similar conditions. The average wear rate of AA6061/Al2O3/20p composite is found to be 18% lower than that of gray cast iron sliding against semi-metallic brake pad material. The average wear rate for brake pad material is found to be 31% lower while sliding against AA6061/Al2O3/20p composite than sliding against gray cast iron. The proposed aluminum composite is found to be a better candidate for brake rotor applications.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Al-Qutub, Amro
Committee Members:	Ibrahim Muhammed, Allam and Merah, Nesar
Depositing User:	Mr. Admin Admin
Date Deposited:	17 May 2009 05:45
Last Modified:	01 Nov 2019 14:10
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/136036