Préparation de Nanocomposites Ti3SiC2/Al par fraisage mécanique à billes

Cette étude explore le processus de création de matériaux nanocomposites à l’aide de particules de céramique Ti3SiC2 de la taille d’un micromètre et de poudre Al par fraisage à billes composites. Différents types de billes de fraisage ont été testés, les billes de zircone se sont montrées les plus efficaces pour affiner les particules de Ti3SiC2 et obtenir une dispersion uniforme dans la matrice Al, contrairement aux billes d’acier et d’agate qui ont conduit à l’agglomération. La poudre composite ainsi obtenue, fraisée avec des billes de zircone, a été utilisée pour produire des matériaux nanocomposites en vrac homogènes dans des conditions spécifiques. Par rapport aux matériaux non nanocomposites, les nanocomposites Ti3SiC2/Al ont montré une dureté et une résistance accrues tout en conservant des propriétés de rupture ductile.

Les nanomatériaux ont attiré une attention considérable en raison de leurs propriétés uniques, et leurs techniques de préparation sont devenues un point focal dans la science des matériaux. Le fraisage mécanique à billes, connu pour sa simplicité et son extensibilité, a été largement utilisé pour produire des matériaux composites conventionnels à base de métal eta récemment attiré l’attention sur les nanomatériaux et les matériaux amorphes. Les chercheurs ont utilisé cette méthode pour produire divers matériaux nanocomposites, mais il#39; S un intérêt limité pour les nanocomposites, en particulier ceux impliquant des métaux, principalement en raison des défis à relever pour parvenir à une dispersion uniforme des particules céramiques à l’échelle nanométrique dans les matrices métalliques.

La recherche actuelle nécessite souvent des particules céramiques nanométriques coûteuses, ce qui limite les applications pratiques. Par conséquent, l’utilisation de particules céramiques de la taille d’un micromètre pour la production de nanocomposites tout en contrôlant les paramètres de traitement devient un sujet fascinant. Dans cette étude, des nanocomposites de Ti3SiC2/Al ont été préparés avec succès en utilisant des poudres de Ti3SiC2 et Al de taille micrométrique. Des billes de zircone ont été utilisées lors du fraisage des billes, ce qui a entraîné une dispersion et un affinement uniformes des particules de Ti3SiC2, avec une taille moyenne de particules d’environ 100 nm.

Matériaux et méthodes

De la poudre d’aluminium pur (99 % en poids) et des particules de céramique Ti3SiC2 de taille micrométrique (fraction volumique de 10%) ont été utilisées dans le commerce. Le fraisage mécanique à billes a été effectué sous protection à l’argon à l’aide d’une fraiseuse à billes QM-1SP4-CL. Diverses billes de fraisage (acier, agate et zircone) ont été utilisées. Après le fraisage, les poudres composites ont été pressées dans des matériaux en vrac sous 550°C et 20 MPa de protection d’argon. La microscopie électronique à balayage (meb) a été utilisée pour l’analyse de la microstructure.

Résultats et Discussion

Différentes billes de fraisage ont eu un impact significatif sur la morphologie des poudres. Les billes de zircone ont donné la dispersion la plus fine et la plus uniforme, tandis que les billes d’acier et d’agate ont donné lieu à de plus grandes tailles de particules et à l’agglomération. Le fraisage à billes étendu avec des billes de zircone a permis de raffiner les particules Ti3SiC2, atteignant une taille moyenne d’environ 100 nm, ce qui indique le potentiel de production de nanocomposites à grande échelle. Le choix du matériau de fraisage a joué un rôle crucial dans l’uniformité et le raffinement.

Les nanocomposites en vrac, produits à 550°C et 20 MPa, ont montré une distribution uniforme de particules Ti3SiC2 d’une taille moyenne d’environ 100 nm. Par rapport aux matériaux non nanocomposites, les nanocomposites Ti3SiC2/Al ont montré une dureté et une résistance accrues tout en conservant des caractéristiques de rupture ductile. Cela suggère que, avec les bons paramètres de traitement et les matériaux céramiques et de fraisage appropriés, il est possible de créer des matériaux nanocomposites utilisant des particules céramiques de taille micrométrique comme matières premières.

Conclusion Conclusion

En résumé, les billes de zircone se sont révélées efficaces pour affiner les particules de Ti3SiC2 et obtenir une dispersion uniforme dans la matrice Al, conduisant à la création de matériaux nanocomposites à base d’aluminium en vrac renforcé par dispersion. L’étude met en évidence le potentiel de préparation de nanocomposites à l’aide de particules céramiques de la taille d’un micromètre, à condition que les matériaux et les paramètres de traitement appropriés soient choisis. Le choix du matériau de fraisage influence considérablement le raffinement et la distribution uniforme des particules céramiques. L’uniformité et le raffinement sont des considérations critiques dans le fraisage mécanique à billes pour différents systèmes de matériaux.