نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
3 دانشیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
چکیده
در پژوهش حاضر خواص کششی کامپوزیت زمینه فلزی خودترمیم با زمینه ای از جنس آلیاژ قلع-بیسموت و سیم سوپرالاستیک نیکل-تیتانیوم به صورت تجربی و با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی جهت مطالعه پارامترهای تاثیرگذار در بازده ترمیم شامل کسر حجمی سیم، پیش کرنش و دمای ترمیم، مورد بررسی قرار گرفته است. آلیاژ دوتایی قلع-بیسموت (Sn-13%Bi) در دمای 300 درجه سانتیگراد، ذوب و درون قالبی فلزی که قبلا پیش گرم شده بود، ریخته شد. سیم های آلیـاژ حافظه دار پیش از ریخته گری، درون قالب و در مقادیر مختلف (1، 2 و 3 سیم) تحت پیش کرنش های متفاوت (0، 2 و 4 درصد) قرار گرفتند. با درنظر گرفتن سه دمای 170، 180 و 190 درجه سانتیگراد برای عملیات حرارتی مربوط به ترمیم و استفاده از آرایه ی L-9 روش طراحی آزمایش تاگوچی، نمونه ها در 9 حالت اصلی جهت بررسی اثرات عوامل دخیل در آزمایش، ساخته شدند. سپس، نمونه ها پس از آزمون اولیه کشش و شکست، به مدت 24 ساعت درون کوره و در دمای ترمیم قرار داده شدند. پس از تـرمیم، قطعات بار دیگر تحت آزمون کـشش قرار گرفته و بر اساس خروجی این دو آزمـون، میزان بازیابی خواص مکـانیکی نمـونه ها تعیین شد. نتـایج نشان داد که در حالت 2 سیم با پیش کرنش 4 درصد، به ترتیب در دو دمای ترمیم 190 و 180 درجه سانتی گراد، بهترین بازده ترمیم برای استحکام کششی نهایی و چقرمگی حاصل شده است.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
An experimental investigation on tensile properties of self-healing metal matrix composite reinforced by superelastic NiTi wires using taguchi method
نویسندگان [English]
- Seyed Mohammad Reza Khalili 1
- Mohammad Amin Poormir 2
- Reza Eslami-Farsani 3
1 1- Faculty of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran 2- Department of Applied Mechanics, Indian Institute of Technology Delhi, New Delhi, 110016, India
2 Faculty of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
3 Faculty of Materials Science and Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]
In the current study tensile properties of a self-healing metal matrix composite with a matrix made of Sn-13%Bi alloy and Ni-Ti SMA wires as reinforcement have been studied experimentaly utilizing taguchi method in order to determine the effect of wires volume fraction, pre-strain and healing temperature on results. Matrix alloy was molten in furnace at 300℃ and was casted in a preheated metallic mold. SMA wires was installed inside the mold in different quantities (1, 2, 3 wires) and different pre-strains (0, 2, 4 percent). By considering 3 healing temperature and using L-9 taguchi array, specimens in 9 main state was fabricated and tensile tested until failure. After the first test and fracture, specimens was placed in a furnace at healing temperature for 24 hours and then another tensile test was conducted in order to calculate the amount of recovered mechanical properties and introduce the efficiency level of each parameter on healing effectiveness. Results show that the presence of 2 wires with 4 percent of pre-strain and consecutively 190℃ and 180℃ healing temperatures create the best circumstances to achive highest amont of self healing efficiency for ultimate tensile strength and toughness.
کلیدواژهها [English]
- Metal Matrix Composite
- Nickel Titanium wires
- Self-healing
- Superelastic
- Taguchi