Tribological Behaviour of Aluminum Hybrid Nanocomposites reinforced with Alumina and Graphene Oxide

Tribological Behaviour of Aluminum Hybrid Nanocomposites reinforced with Alumina and Graphene Oxide. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (Accepted Thesis Copy)
Tribological Behaviour of Aluminum Hybrid Nanocomposites reinforced with Alumina and Graphene Oxide-Final.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 11 September 2023.

Download (2MB)

Arabic Abstract

أجرى كثرا من الباحثين دراسات وبحوث لتطوير خصائص التأكل لمادة الألومينوم بإضافة مواد سيراميكيه مثل بالألومينا وإضافة مواد اخرى مثل الجرافايت والجرافين واكسيد الجرافين. في هذا البحث قمنا بدراسة كثير من البحوث والدراسات ذات العلاقة ووجدنا فجوة في تطوير خصائص التأكل لماواد هيجين الألومنيوم المركب في بيئات مختلفة. حتى الأن يوجد ضعف كبير في الدراسات المعنية بتطوير خصائص التأكل لهيجين الألومينيوم المدعوم وأكسيد الجرافين.لذلك, الهدف من هذا البحث تطوير خصائص التأكل والإحتكاك لمادة هيجين الألومينيوم مدوعم بمركب الألومينا وأكسيد الجرافين. في هذا البحث تم استخدام طريقة ضغط المسحوق )التلبيد( وتقنية سبارك بلازما لصنع العينات المعنية لأجراء أختبارات التأكل. تم إختبار التأكل والإحتكاك بواسطة جهاز اختبار التأكل وتم حساب نسبة التأكل بواسطة تقنية البروفايلوميتر حيث يتم حساب مساحة منطقة التأكل ومن ثم يتم حساب التأكل بواسطة المعادلات الرياضية. بعد ذلك قمنا بتحليل العينات باستخدام اجهزه مخبريه ذات تقنية عالية لدراسة مورفولوجيا العينات المطورة كالماسح الضوئي التفاضلي والمتقدم،اشعة اكس وجهاز الطيف الضوئي. في هذا البحث قمنا بعمل ,)% العينات التالية, الألومينيوم, الألومينيوم المدعوم بمركب الألومينا ) 10 %(, الألومينيوم المدعوم بأكسيد الجرافين) 0.25 1%( من أكسيد الجرافين. هذه الدراسة أضهرت أن ,%0.5 ,% الألومينيوم المدعوم بمركب الألومينا ) 10 %( وبنسب ) 0.25 مركب الألومينيوم المدعوم بمركب الألومينا ) 10 %( وبنسب 0.25 % من أكسيد الجرافين أعطت اكبر نسبة تط ور في مستوى التآكل حيث قل التآكل بنسبة تفوق 55 % وزادة نسبة الصلابة بنسبة تزيد عن 48 % وقل الإحتكاك بنسبة 5% مقارنتا بمادة الألومينيوم.

English Abstract

Aluminum (Al) has been the subject of a significant amount of research to improve its wear resistance by adding ceramic material such as Al2O3 and other fillers such as graphite, graphene, and graphene oxide. An extensive literature review shows a gap existing in the field of hybrid aluminum composite material development involving a variety of tribo-environments. Up to now, there is a lack of studies on the tribological properties of hybrid aluminum nanocomposite systems using graphene oxide reinforcements. Hence, the current study aims to explore the possibility of developing aluminum hybrid nanocomposites reinforced with alumina and graphene oxide to improve the tribological properties. In this research, spark plasma sintering technique was used to produce the hybrid nanocomposite. Wear and coefficient of friction tests were performed and analyzed using a profilometric technique to calculate the worn area and friction of the samples. Characterization techniques such as scanning electron microscopy (SEM) and EDS were used to characterize the morphology and the chemical composition of the samples and to evaluate the wear mechanisms. Samples were prepared by reinforcing aluminum with 10 vol% of alumina and varying amount (0.25, 0.5 and 1 wt%) of graphene oxide. This study revealed that Al - 10Vol%Al2O3 - 0.25wt% GO hybrid nanocomposite increased hardness by 48%, specific wear rate by 55%, and coefficient of friction (COF) by 5% compared with pure aluminum.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Engineering
Chemical Engineering
Research
Mechanical
Department: College of Chemicals and Materials > Materials Science and Engineering
Committee Advisor: Mohammed, Abdul Samad
Committee Members: Toor, Ihsan Ul Haq and Hakeem, Abbas Saeed
Depositing User: OMAR ALJEBREEN (g201519830)
Date Deposited: 28 Sep 2022 11:34
Last Modified: 28 Sep 2022 11:34
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142218