Preparación de nanocompuestos Ti3SiC2/Al a través de fresado mecánico de bolas

Este estudio explora el proceso de creación de materiales nanocompuestos usando partículas de cerámica Ti3SiC2 de tamaño micrométrico y polvo de Al a través de la molienda de bolas compuestas. Se probvarios tipos de bolas de molienda, con las bolas de zirconia demostrando ser más efectivas en el refinde de partículas Ti3SiC2 y logrando una dispersión uniforme en la matriz Al, a diferencia de las bolas de acero y ágata que condujeron a la aglomer. El polvo compuesto resultante, molido con bolas de zirconia, se utilizó para producir materiales nanocompuestos homogéa granel bajo condiciones específicas. En comparación con los materiales no nanocompuestos, los nanocompuestos Ti3SiC2/Al mostraron una mayor dureza y resistencia mientras mantenían propiedades de fractura dúctil.

Los nanomateriales han atraído una atención significativa debido a sus propiedades únicas, y sus técnicas de preparación se han convertido en un punto focal en la ciencia de materiales. El fresado mecánico de bolas, conocido por su simplicidad y escalabilidad, ha sido ampliamente utilizado para producir materiales compuestos convencionales a base de metal y recientemente ha ganado atención por nanomateriales y materiales amorfos. Los investigadores han utilizado este método para producir varios materiales nanocompuestos, pero there's un enfoque limitado en nanocompuestos, especialmente aquellos que involucran metales, principalmente debido a los desafíos para lograr una dispersión uniforme de partículas cerámicas a nanoescala en matrices metálicas.

La investigación existente a menudo requiere costosas partículas cerámicas a nanoescala, lo que limita las aplicaciones prácticas. Por lo tanto, el uso de partículas cerámicas del tamaño de micrómetro para la producción de nanocompuestos, mientras que el control de los parámetros de procesamiento se convierte en un tema de interés. En este estudio, los nanocompuestos Ti3SiC2/Al fueron preparados con éxito usando polvos de tamaño micrométrico Ti3SiC2 y Al. Las bolas de Zirconia se utilizaron durante el fresado de bolas, resultando en la dispersión uniforme y el refinde las partículas Ti3SiC2, con un tamaño medio de partícula de alrededor de 100 nm.

Materiales y métodos

Se utilizaron polvo de aluminio puro disponible en el mercado (99 % en peso) y partículas cerámicas de tamaño micrométrico Ti3SiC2 (10% de fracción volum). El fresado de bolas mecánico se llevó a cabo bajo protección de argusando una máquina de fresde de bolas QM-1SP4-CL. Se emplearon varias bolas de molienda (acero, ágy zirconia). Después de la molienda, los polvos compuestos fueron presionen en materiales a granel bajo 550°C y 20 MPa de protección de arg. Para el análisis de microestructura se utilizó la microscopía electrónica de barrido (SEM).

Resultados y discusión

Diferentes bolas de molienda tuvieron un impacto significativo en la morfodel polvo. Las bolas de Zirconia produjeron la dispersión más fina y uniforme, mientras que las bolas de acero y ágágdieron lugar a mayores tamaños de partículas y aglomeración. El molino de bolas extendido con bolas de zirconia refinlas partículas de Ti3SiC2, alcanzando un tamaño medio de aproximadamente 100 nm, lo que indica el potencial para la producción de nanocompuestos a gran escala. La elección del material de fresjugó un papel crucial en la obtención de uniformidad y refin.

Los materiales nanocompuestos a granel, producidos a 550°C y 20 MPa, mostraron una distribución uniforme de las partículas Ti3SiC2 con un tamaño medio de alrededor de 100 nm. En comparación con los materiales no nanocompuestos, los nanocompuestos Ti3SiC2/Al mostraron una mayor dureza y resistencia, manteniendo las características de fractura dúctil. Esto sugiere que, con los parámetros de procesamiento adecuados y los materiales cerámicos y de fresado adecuados, es factible crear materiales nanocompuestos utilizando partículas cerámicas de tamaño micrométrico como materia prima.

conclusión

En resumen, las bolas de zirconia demostraron ser eficaces para refinlas partículas de Ti3SiC2 y lograr una dispersión uniforme en la matriz Al, lo que llevó a la creación de materiales nanocompuestos de aluminio a granel reforzados por dispersión. El estudio destaca el potencial para la preparación de nanocompuestos utilizando partículas cerámicas de tamaño micrométrico, siempre que se elijan los materiales y parámetros de procesamiento adecuados. La elección del material de fresinfluye significativamente en el refiny la distribución uniforme de las partículas cerámicas. Lograr uniformidad y refinson consideraciones críticas en el fresado mecánico de bolas para diferentes sistemas de materiales.