نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

3 دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران

10.22068/jstc.2019.96375.1482

چکیده

در این مقاله تأثیر افزودن نانو صفحات اکسید گرافن بر خواص بالستیکی و جذب انرژی کامپوزیت زمینه آلومینیومی Al6061 تولید شده به روش ریخته گری گردابی و نورد گرم بررسی شده است. برای ساخت نمونه ها، از اختلاط نانو صفحات اکسید گرافن به عنوان تقویت کننده در درصدهای وزنی 0.0، 0.2، 0.5 و 0.8 در مذاب آلیاژ آلومینیوم استفاده شد. سپس عملیات نورد گرم در دمای 530 درجه سانتی گراد روی قطعات ریختگی انجام گرفت. رفتار مکانیکی نانو کامپوزیت با انجام آزمون کشش شبه استاتیکی بررسی شد. به علاوه آزمون نفوذ بر روی صفحات Al6061-GO با ابعاد 60 میلی‌متر و ضخامت 4.2 میلی‌متر با استفاده از پرتابه های سر تخت با نسبت منظری L/d>3، در ســـرعت های 100-300 متر بر ثانیه صورت گرفت. در 24 آزمایش، سرعت اولیه و باقیمانده پرتابه ها اندازه گیری شد و سرعت حد بالستیک برای نمونه های کامپوزیتی تعیین گردید. چقرمگی در آزمون کشش و همچنین مد شکست و میزان جذب انرژی نمونه‌ها در آزمون نفوذ مورد بحث قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزودن درصد وزنی نانو صفحات اکسید گرافن، سرعت حد بالستیک نمونه های کامپوزیتی تا 24 درصد نسبت به آلیاژ پایه بهبود یافته است. همچنین میزان جذب انرژی نمونه های کامپوزیتی در بارگذاری شبه استاتیکی و ضربه‌ای به ترتیب 116 و 107 درصد نسبت به آلیاژ آلومینیومی 6061 افزایش داشته است. این مشاهدات حاکی ازنقش بسیار خوب نانو صفحات اکسید گرافن بر روی جذب انرژی آلیاژ آلومینیومی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of graphene oxide reinforcement on the ballistic properties of Al6061-GO nanocomposite

نویسندگان [English]

  • Mahdi Hedayatian 1
  • khodadad vahedi 2
  • Alireza Nezamabadi 1
  • Amir Momeni 3

1 Department of Mechanical Engineering, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran

2 Department of Mechanical Engineering, Imam Hossein University, Tehran, Iran

3 Materials Science and Engineering Department, Hamedan University of Technology, Hamedan, Iran

چکیده [English]

In this paper, the effect of graphene oxide (GO) nano-plates on the ballistic properties and energy absorption of Al6061 aluminum matrix composites produced by stir casting and hot rolling was investigated. The Al6061-Go nano-composites were fabricated by mixing GO nano-plates with weight percentages of 0.0, 0.2, 0.5 and 0.8, in the molten aluminum. Then, hot rolling was carried out at 530 °C on the cast samples. Mechanical behavior of nano-composites was investigated by performing quasi-static tensile tests. The perforation tests on the Al6061-GO plates, with the dimension of 60604.2 mm, was carried out using flat head projectiles with the aspect ratio of L/d >3, at the speeds of 100-300 m/s. The initial and residual velocity of projectiles was measured through 24 experiments, and the ballistic limit velocity was calculated for the fabricated nano-composites. The toughness, the fracture mode and energy absorption of the samples, were evaluated through the tensile and perforation tests, respectively. The results showed that by adding GO nano-plates, the ballistic limit velocity of the composite specimens improves by 24 % with respect to the base alloy. Also, the energy absorption of composite specimens in quasi-static and impact loading was respectively ameliorated by 116 % and 107 %. These results indicated that GO nano-plates are very effective on the energy absorption of 6061 aluminum alloy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Graphene Oxide (GO)
  • Nano-composite
  • Al 6061
  • Ballistic limit
  • energy absorption