دانلود رایگان ترجمه مقاله فرآوری، تغییرات میکروساختاری و خصوصیات استقامت کامپوزیت های ماتریس منیزیم – الزویر ۲۰۱۷

elsevier

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

فرآوری، تغییرات میکروساختاری و خصوصیات استقامت کامپوزیت های ماتریس منیزیم در محل که حاوی ذرات SiCNO مشتق پلیمری در اندازه نانویی می باشند

عنوان انگلیسی مقاله:

Processing, microstructural evolution and strength properties of in-situ magnesium matrix composites containing nano-sized polymer derived SiCNO particles

 
 
 
 
 

 

مشخصات مقاله انگلیسی (PDF)
سال انتشار ۲۰۱۷
تعداد صفحات مقاله انگلیسی ۱۰ صفحه با فرمت pdf
رشته های مرتبط با این مقاله مهندسی مواد و پلیمر
گرایش های مرتبط با این مقاله نانو فناوری، مهندسی مواد مرکب، کامپوزیت، نانو مواد
چاپ شده در مجله (ژورنال) علوم و مهندسی مواد الف – Materials Science & Engineering A
کلمات کلیدی منگنز، سرامیک مشتق پلیمری، کامپوزیت در محل، قالب گیری ها، فراوری همزن اصطکاکی
ارائه شده از دانشگاه گروه مهندسی مكانيک ، موسسه فن آوری Ropar، هند
رفرنس دارد  
کد محصول F1467
نشریه الزویر – Elsevier

 

مشخصات و وضعیت ترجمه فارسی این مقاله (Word)
وضعیت ترجمه انجام شده و آماده دانلود
تعداد صفحات ترجمه تایپ شده با فرمت ورد با قابلیت ویرایش  ۲۵ صفحه با فونت ۱۴ B Nazanin
ترجمه عناوین تصاویر و جداول ترجمه شده است ✓ 
ترجمه متون داخل تصاویر ترجمه نشده است  
ترجمه متون داخل جداول ترجمه شده است
ضمیمه ترجمه شده است    
درج تصاویر در فایل ترجمه درج شده است 
درج جداول در فایل ترجمه درج شده است  
درج فرمولها و محاسبات در فایل ترجمه  به صورت عکس درج شده است
منابع داخل متن درج نشده است  
کیفیت ترجمه کیفیت ترجمه این مقاله متوسط میباشد 

 

فهرست مطالب

چکیده
۱-مقدمه
۲-روشهای آزمایشی
۱-۲-مواد ماتریس و پیش سازهای پلیمری
۲-۲-فراوری دومرحله ای کامپوزیت ها (ترکیب حالت مایع و جامد)
۳-مشخصات ماده
۴-نتایج
۵-بحث
۵-۱-پیرولیز در محل پلیمر مایع در مواد مذاب منیزیم
۵-۲-تغییر میکروساختاری
۳-۵-خصوصیات مکانیکی
۶-نتیجه گیری ها

 

 

بخشی از ترجمه
 چکیده
کامپوزیت های ماتریس منیزیم با ترکیب هر دو مسیرهای فراوری حالت مایع و جامد ساخته می شوند. اول از همه، پلیمر مایع به داخل منیزیم ذوب شده در درجه حرارت ۸۰۰ درجه سانتیگراد تزریق گردید تا پیرولیز را شروع کند. پیرولیز در محل باعث کمک به تبدیل پلیمر مایع به شکل ذرات SiCNO با اندازه کمتر از میکرون (میانگین اندازه ذره در دامنه ۰٫۵-۱µm) و ذرات Mg2Si می شود. اغلب ذرات SiCNO مشتق از پلیمر با جامدسازی روبرو شده و در نتیجه در مرزهای دانه ای کامپوزیت های قالبگیری شده (میانگین اندازه دانه در دامنه ۵۰-۶۵ میکرومتر) طی فرایند جامدسازی بعدی دچار جدانشینی می شود. تشکیل فاز Mg2Si می تواند می تواند با کاهش درجه حرارت پیرولیز از ۸۰۰ به ۷۰۰ درجه سانتیگراد به حداقل خودش برسد. فرایند همزدن اصطکاکی تک مرحله ای FSP این کامپوزیت های قالبگیری شده منجر به بهبود همگنی در توزیع ذره SiCNO ، ظرافت ذره (میانگین اندازه ذره حدود ۲۰۰ الی ۳۰۰ نانومتر) و ظرافت دانه (اندازه میانگین دانه برابر با ۲٫۵-۳٫۵ میکرومتر) می شود. خصوصیات مکانیکی (سختی، استرس بازده فشردگی، استرس فشردگی نهایی، کرنش به خستگی و نمایه سخت شدگی کرنش) کامپوزیت های فراوری شده FS به طور عمده ای در مقایسه با همتایان قالبگیری شده شان تقویت شده اند. مکانیسم های تقویت سازی و مدلهای عددی بکار گرفته شده اند تا استقامت بازده مشاهده شده در این دو کامپوزیت فراوری شده مرحله ای را توضیح بدهند.
 
۱- مقدمه
کامپوزیت های ماتریس فلزی منیزیم (MMMC) قابلیت برجسته ای در طراحی و ساخت وسایل نقلیه نسل بعدی در خودروها و هوافضا دارند که دارای وزن سبک و مصرف سوخت کاهش یافته می باشند. تکنیک های ساخت کامپوزیت در محل به نظر می رسد که جذابیتی را کسب کرده است چرا که بر چندین مسئله غلبه نموده است (عدم یکنواختی توزیع ذره، قابلیت مرطوب سازی ضعیف و سطح مشترک ضعیف) که مربوط به کامپوزیت های تولیدی با تکنیک های فراوری قدیمی بوده است. به طور کلی، MMCهای در محل شامل ذرات سرامیکی باثبات ترمودینامیکی و با اندازه فوق العاده ظریف، سطح مشترک تمیز و غیراکسیده سرامیک-فلز با استقامت بین سطحی بالا، به دلیل قابلیت مرطوب سازی بهبودیافته می باشد. چندین نوع فرایند در محل وجود دارد. اینها شامل هم متالورژی مایع، و هم مسیرهای فراوری حالت جامد می باشند. Bhingole نیترات منیزیم را به شکل عامل تامین کننده اکسیژن به آلیاژ منیزیم ذوب شده افزود و کامپوزیت های ماتریس AZ91 در محل را با تشکیل واکنشی در محل ذرات سخت MgO و Al2O3 سنتز نمود. علی رغم این حقیقت که مسیرهای فراوری MMC در محل بیشماری در متون علمی گزارش شده اند، مسیرهای واکنشی آنها و اصول کینتیک شیمیایی درک پیچیده ای دارند. Sudarshan و همکارانش یک مسیر فراوری تازه ای را برای سنتز MMCهای مبتنی بر Mg در محل با استفاده از پیرولیز پیش ساز پلیمری درون منیزیم ذوب شده ابداع نمودند. چون پیش ساز پلیمری حاوی کلیه مواد تشکیل دهنده فازهای سرامیکی درون خود مولکولهای آلی می باشد، یک پیرولیز در محل به تبدیل پلیمر به ذرات سرامیک بدون واکنش شیمیایی بدون پیش ساز و فلز میزبان کمک می کند. ولیکن، آنها دو مسئله فراوری مهم را شناسایی کردند: اول اینکه، واکنش میان پیش ساز پلیمری و فلز منیزیم منجر به تشکیل ذرات شکننده Mg2Si در درجه حرارت پیرولیز از ۸۰۰ الی ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد می شود. این فاز شکننده Mg2Si خاصیت نرمی کامپوزیت بدست آمده را ضعیف می سازد. باز، منجر به کاهش میزان پیش ساز پلیمری موجود برای تولید ذرات به اندازه زیرمیکرون SiCNO می شود. دوم اینکه، بیشتر ذرات سرامیکی مشتق پلیمری PDC با جامدسازی کنار زده شده و در نتیجه در یک مرز دانه ای جدانشینی می شوند. چنین جدانشینی مرز دانه ای باعث محدودیت تقویت خصوصیات مکانیکی در MMCهای در محل نهایی می شود.
ماهیت و بزرگی نیروی تعاملی میان ذرات سرامیکی و جامدسازی تعیین کننده ماهیت توزیع ذره در MMCهای نهایی می باشد. اگر نیروی خالص جذب کننده باشد، ذرات می توانند درون دانه بدام افتاد و منجر به پراکنش یکنواخت شوند که طی آن نیروهای دافعه منجر به جدانشینی ذرات در مرزهای دانه ای می شوند. فراوری جامدسازی سریع و تکنیک ذوب فروپاشیده باعث جدانشینی حداقل مرزی به دلیل میزان خنک سازی بالاتر تا حد خاصی می شود؛ ولیکن درک و کنترل ماهیت نیروهای تعاملی، و متغیرهای جامدسازی که طی ساخت مقیاس وسیع کامپوزیت های قالبگیری شده به شدت پربها می باشند، دشوار است. فرایند دوم نظیر اکستروژن گرم خیلی اوقات برای بوجود آوردن یکنواختی در توزیع ذره ای و حذف یا به حداقل رسانی نواقص قالبگیری در کامپوزیت ها بکار می رود. ولیکن، تحت شرایط غیربهینه این امر می تواند منجر به مقداری بافت و ناهمگونی در MMCهای ذره ای گردد.
در تحقیقات کنونی، فراوری همزن اصطکاک FSP، که یکی از تکنیک های فراوری حالت جامد به اثبات رسیده می باشد، به عنوان تکنیک دستیابی به هم ظرافت دانه ای و هم توزیع یکنواخت ذره تقویت شده در کامپوزیت های قالبگیری مورد بررسی قرار گرفته است. این بهبودها به دلیل جریان ماده شدید و کریستال سازی مجدد دینامیک DRX حاصل شده است که خصوصیات اصلی FSP می باشند. ازا ینرو FSP می تواند برای به حداقل رسانی جدانشینی مرز دانه ای ذرات در MMCهای در محل قالبگیری شده استفاده گردد. بعلاوه، FSP می تواند همچنین برای حذف/به حداقل رسانی نواقص قالبگیری شبیه به فرایند اکستروژن گرم بکار گرفته شود. Arora و همکارانش تشکیل نانوذرات در محل را طی FSPی آلیاژهای منیزیم AE42 مشاهده نمود. Ranjit میکروساختارهای قالبگیری Al-TiC را در کامپوزیت های در محل توسط FSP اصلاح نموده است. Ajay و همکارانش به یک افزایش پنج برابری در میکروسختی MMCهای در محل با پایه Cu بعد از ورود پیش ساز پلیمر با فراوری همزن اصطکاکی چندمرحله ای FSP دست یافتند. در کار ایشان، چون درجه حرارت پیرولیز (۸۰۰ درجه سانتیگراد) پیش ساز پلیمری کمتر از درجه حرارت ذوب سازی ماتریس Cu می باشد (۱۰۸۳ درجه سانتیگراد)؛ پیرولیز در محل می تواند با خود FSP حالت جامد صورت گیرد. ولیکن برای مورد منیزیم، فراوری حالت مایع برای شروع پیرولیز برای تبدیل پلیمر به فاز سرامیکی لازم است چرا که درجه حرارت پیرولیز (۷۰۰ الی ۸۰۰ درجه سانتیگراد) بزرگتر از درجه حرارت ذوب منیزیم (۶۵۰ درجه سانتیگراد) می باشد. استفاده از فراوری FSP برای MMCهای در محل وزن سبک که با ذرات سرامیک مشتق از پلیمر PDC توزیع شده است تا آنجا که می دانیم گزارش نشده است. هدف اصلی مقاله کنونی بر سه نوع است. ۱) به حداقل رسانی تشکیل فاز Mg2Si با کاهش درجه حرارت عملیات یا پیرولیز و ۲) دستیابی به توزیع یکنواخت ذرات PDC در سرتاسر ماتریس منیزیم از طریق FSP و ۳) تحقیق درباره تغییر و تحول میکروساختاری، خصوصیات استقامت و پایه تقویت MMCهای در محل فراوری شده دو مرحله ای.

 

بخشی از مقاله انگلیسی

Abstract

In-situ Mg matrix composites are fabricated by combining both liquid- and solid-state processing routes. Firstly, liquid polymer was injected into the molten Mg at a temperature of 800 °C to initiate pyrolysis. In-situ pyrolysis aids in the conversion of liquid polymer into sub-micron sized SiCNO particles (mean particle size in the range of 0.5–۱ µm) and Mg2Si particles. Most of the polymer derived SiCNO particles were pushed by the solidification front and as a result segregated at the grain boundaries of as-cast composites (mean grain size in range of 50–۶۵ µm) during subsequent solidification process. Formation of Mg2Si phase could be minimized by reducing the pyrolysis temperature from 800 to 700 °C. Single pass friction stir processing (FSP) of these as-cast composites lead to improved homogeneity in the SiCNO particle distribution, particle refinement (mean particle size of about 200–۳۰۰ nm) and grain refinement (mean grain size in range of 2.5–۳٫۵ µm). Mechanical properties (hardness, compressive yield stress, ultimate compressive stress, strain to failure and strain hardening exponent) of the FS processed composites were enhanced significantly as compared to their as-cast counterparts. Strengthening mechanisms and numerical models are being evoked to explain the observed yield strength in these two stage processed composites.

۱ Introduction

Magnesium metal matrix composites (MMMCs) have significant potential in the design and manufacturing of next generation automotive and aerospace vehicles having light weight and reduced fuel consumption [1,2]. In-situ composite fabrication techniques seem to be gaining attraction since it overcomes several issues (non-uniformity of particle distribution, poor wettability and weak interfaces) associated with composites produced by conventional processing techniques [3,4]. In general, in-situ MMCs consist of ultra fine-sized and thermodynamically stable ceramic particles, clean and unoxidized ceramic-metal interfaces with high interfacial strength, due to improved wettability. There exist several variants of in-situ processes. These include both liquid metallurgy, and solid state processing routes [5–۱۰]. Bhingole [7] added magnesium nitrate as oxygen supplying agent into the molten Mg-alloy and synthesized in-situ AZ91 matrix composites by in-situ reactive formation of hard MgO and Al2O3 particles. Despite the fact that numerous in-situ MMC processing routes are reported in the literature [5–۱۰], their reaction pathways and chemical kinetics are complex to understand. Sudarshan et al. [11,12] developed a novel processing route to synthesize in-situ Mg-based MMCs by utilizing pyrolysis of polymer precursor within the molten Mg. Since polymer precursor contain all the constituents of ceramic phases within organic molecules itself, an in-situ pyrolysis aids in the conversion of polymer into ceramic particles without any chemical reaction between precursor and the host metal. However, they indentified two critical processing issues [11,12]: firstly the reaction between polymer precursor and magnesium melt results in the formation of brittle Mg2Si particles at pyrolysis temperature ranging from 800 to 1000 °C. This brittle Mg2Si phase impairs the ductility of resulting composite. Further, this leads to the reduction in the amount of polymer precursor available for generation of sub-micron sized SiCNO particles. Secondly, most of the polymer derived ceramic (PDC) particles were pushed away by the solidification front and as a result segregated at the grain boundaries. Such grain boundary segregation limits the enhancement in the mechanical properties of the final in-situ MMCs.

The nature and magnitude of interactive force between the ceramic particles and solidification front determines the nature of particle distribution in the final MMCs [13]. If the net force is attractive, the particles could be trapped within grain resulting in uniform dispersion where as repulsive forces leads to segregation of particles at the grain boundaries. Rapid solidification processing [14] and disintegrated melt technique [15] minimize the grain boundary segregation due to higher cooling rate to certain extent; however, it is difficult to understand and control the nature of interactive forces, and the solidification variables preciously during large-scale manufacturing of cast composites. Secondary process such as hot extrusion is more often used to bring about uniformity in particle distribution and to eliminate /minimize casting defects in the composites [16]. However, under non optimal conditions this may lead to some level of texture and anisotropy in the particulate MMCs.

In the present investigation, friction stir processing (FSP), one of the well-established solid state processing technique [17] has been explored as a technique to achieve both grain refinement and uniform distribution of reinforced particle distribution in the cast composites. These improvements have accrued due to intense material flow and dynamic recrystallization (DRX) which are the main attributes of FSP. Therefore, FSP can be utilized to minimize the grain boundary segregation of particles in the as-cast in-situ MMCs. In addition, FSP can also be used to eliminate/minimize casting defects akin to hotextrusion process. Arora et al. [18] observed the formation of in-situ nano-particles during FSP of AE42 Mg-alloys. Ranjit [19] modified the as-cast microstructures of Al-TiC in-situ composites by FSP. Ajay et al. [20] achieved a five-fold increase in microhardness of Cu-based in-situ MMCs after introducing polymer precursor by multi-pass friction stir processing (FSP). In their work, since the pyrolysis temperature (800 °C) of polymer precursor is lower than the melting temperature of Cu matrix (1083 °C); in-situ pyrolysis can be performed by solid state FSP itself. However, for the case of Mg, liquid state processing is required to initiate the pyrolysis for the conversion of polymer in to ceramic phase as pyrolysis temperature (700–۸۰۰ °C) is greater than the melting temperature of Mg (650 °C). Use of FSP process has not been reported for the light weight in-situ MMCs dispersed with polymer derived ceramic (PDC) particles to the best of our knowledge. The primary objective of the present paper is three-fold; (i) to minimize the formation of Mg2Si phase by lowering the process or pyrolysis temperature, and (ii) to achieve the uniform dispersion of PDC particles throughout the magnesium matrix via FSP and (iii) to investigate the microstructural evolution, strength properties and the basis of strengthening of two stage processed in-situ MMCs.

 

 

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

فرآوری، تغییرات میکروساختاری و خصوصیات استقامت کامپوزیت های ماتریس منیزیم در محل که حاوی ذرات SiCNO مشتق پلیمری در اندازه نانویی می باشند

عنوان انگلیسی مقاله:

Processing, microstructural evolution and strength properties of in-situ magnesium matrix composites containing nano-sized polymer derived SiCNO particles

 
 
 
 
 

 

 

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *