اثر استفاده همزمان از نانوذرات دی‌اکسید سیلیسیوم و عملیات حرارتی بر عمر خستگی پرچرخه خمشی در آلیاژ آلومینیوم پیستون

Abstract

آلیاژهای آلومینیوم- سیلیسیوم کاربردهای بسیاری در قطعات خودرو همچون پیستون دارند. معمولاً این‌گونه قطعات، تحت بارهای سیکلی مکانیکی و حرارتی قرار دارند و لذا باید استحکام خستگی کافی را در مقابل این بارگذاری‌ها داشته باشند. از روش‌های استحکام بخشی به مواد، اجرای عملیات حرارتی و افزودن نانوذرات است. در این پژوهش، اثر استفاده همزمان از نانوذرات دی‌اکسید سیلیسیوم و عملیات حرارتی بر عمر خستگی پرچرخه خمشی آلیاژ پیستون بررسی شده است که نوآوری این تحقیق است. از روش ریخته‌گری گردابی برای اضافه‌کردن نانوذرات به زمینه آلومینیومی استفاده شد و فرآیند عملیات حرارتی T۶ بر روی نمونه‌ها اجرا شد. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی، بررسی شد و آزمون خستگی پرچرخه خمشی نیز بر روی نمونه‌های استاندارد، در شرایط بارگذاری کاملاً معکوس‌شونده، اجرا شد. با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی، نواحی تجمع و بهم‌پیوستگی نانوذرات در زمینه مشاهده نشد. همچنین، مشاهده شد که استفاده از نانوذرات دی‌اکسید سیلیسیوم، عملیات حرارتی T۶ و استفاده همزمان از این دو فرآیند، باعث بهبود عمر خستگی به‌ترتیب به مقدار ۳۰۴، ۴۱۱ و ۲۳۷% شد. مطابق با داده‌های آزمون خستگی پرچرخه خمشی، ضریب استحکام خستگی آلیاژ پیستون، با عملیات حرارتی و اضافه‌نمودن نانوذرات، افزایش یافت.