SYNTHESIS AND WEAR BEHAVIOR OF ALUMINUM 6061 ALLOY REINFORCED WITH CARBON NANOTUBES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MS Thesis) MS_Thesis_Abdullah_Khalil_g201002560.pdf - Other Download (12MB) | Preview

Arabic Abstract

في هذا العمل، تم تدعيم سبيكة الألمنيوم ٦٠٦١ بأنابيب الكربون النانوية بنسب مئوية وزنية قدرها ٠٬٥ ، ٠٬٧٥ ، ١ و ٢ ٪ باستخدام طريقتين لتشتيت الطور الداعم. ثم تم التلبيد عن طريق إستعمال شرارة البلازما مما نتج عنه كثافة عالية جدا بالنسبة للسبيكة وكذلك المادة المركبة. وأظهرت النتائج أن إضافة أنابيب الكربون النانوية أدى إلى زيادة الصلابة و كانت الزيادة القصوى عند إضافة نسبة ١ ٪ وزنا من أنابيب الكربون النانوية . لذلك تم اختيار هذه النسبة لدراسة و تحليل مقاومة هذه المواد ضد البلاء و الإحتكاك. وأجريت اختبارات البلاء بإستعمال طريقة الدبوس على القرص وبسرعة ثابتة قدرها ٠٬٥ متر/ثانية مع زيادة الحمل من ٥ إلى ٣٠ نيوتن تحت ظروف انزلاق جافة كما أستعمل الحديد الصلب ٤١٤٠ كقرص. المادة المركبة و المدعومة أظهرت أحسن مقاومة للبلاء و أقل معامل إحتكاك عند مستويات إجهاد بين ٠٬١٧٥ و٠٬٥٢٥ ميجاباسكال مقارنة بسبيكة الألمنيوم ٦٠٦١ الغير مدعومة. لكن عند الإجهاد العالي بين ٠٬٧٠٠ و ١٬٠٥٠ ميجاباسكال وجد أن سبيكة الألمنيوم ٦٠٦١ الغير مدعومة أظهرت أحسن مقاومة للبلاء و أقل معامل إحتكاك مقارنة بالمادة المركبة و المدعومة و هذا راجع إلى زيادة هشاشة المادة المركبة و وجود بعض الفجوات. الانتقال من نظام بلاء معتدل إلى نظام بلاء حاد حدث في المادة المركبة و المدعومة عند مستويات إجهاد صغيرة مقارنة بالسبيكة الغير مدعومة. تحليل و توصيف الأسطح البالية كشف أن الكشط هو الآلية المهيمنة في بلاء كل من المادة المركبة و السبيكة الغير مدعومة عند الضغوط المنخفضة. لكن عند الضغوط المرتفعة لوحظ أن آلية البلاء التلاحمي هي المهيمنة في السبيكة الغير مدعومة بينما آلية البلاء الإنفصالي كانت هي المهيمنة في المادة المركبة و المدعومة

English Abstract

In the present work, Al6061 alloy was uniformly reinforced with 0.5, 0.75, 1 and 2 wt. % Carbon Nanotubes (CNTs) using two way dispersion method. For consolidation, Spark Plasma Sintering (SPS) was used which resulted in very high densification for the matrix as well as composite. Results showed that addition of CNTs lead to increased hardness of the material and maximum hardness was found for 1 wt. % CNTs. So this composition was selected for detailed wear analysis. Pin-on-disk wear tests were conducted for the monolithic Al6061 and the composite at a constant speed of 0.5 m/s with varying load from 5 N to 30 N under dry sliding conditions using AISI 4140 steel disk as a counterface. The composite displayed lower wear rate and friction coefficient at lower levels of applied stress (0.175 to 0.525 MPa). Under higher stresses (0.700 to 1.050 MPa), the increased brittleness and porosity of the composite caused severe fracturing and delamination resulting in excessive wear rate and friction coefficient for the composite as compared to monolithic Al6061. The transition from mild to severe wear regime in composite occurred also at lower stress as compared to monolith. Analysis of the worn surfaces revealed abrasion as the dominant wear mechanism for both the materials at lower stresses. At higher stress levels, adhesion was found to be dominant in monolithic Al6061 whereas in composite, excessive sub-surface fracturing and delamination was mainly observed.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Al-Qutub, Amro
Committee Members:	Nouari, Saheb and Merah, Nesar
Depositing User:	Abdullah Khalil (g201002560)
Date Deposited:	16 May 2012 10:29
Last Modified:	01 Nov 2019 15:35
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138642