Effect of graphite exfoliation through multipass friction stir processing on microstructure and mechanical properties of aluminium 7075‐silicon carbide‐graphite composites

In this study, friction stir processing techniques has been utilized to fabricate graphite‐reinforced aluminium matrix composite. Silicon carbide will be mixed together with graphite flakes as reinforcement with the composition of hybrid ratio 60 : 40. The manipulated variable of this project is the...

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Published in:Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 2021-10, Vol.52 (10), p.1080-1089
Main Authors: Patil, N.A., Nasir, M.K.B.S., Pedapati, S.R., Mamat, O.B.
Format: Article
Language:English
Subjects:
Aluminium 7075
Aluminum base alloys
Aluminum matrix composites
Dispersions
Elongation
Exfoliation
Flakes
Friction
Friction stir processing
Graphit-Peeling
Graphite
Graphite exfoliation
Hybrid surface composites
Hybrid-Oberflächenverbundwerkstoffe
Mechanical properties
Mechanische Eigenschaften
Microstructural analysis
Microstructure
Reinforcement
Rührreibprozess
Silicon carbide
Tensile strength
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Description
Summary:In this study, friction stir processing techniques has been utilized to fabricate graphite‐reinforced aluminium matrix composite. Silicon carbide will be mixed together with graphite flakes as reinforcement with the composition of hybrid ratio 60 : 40. The manipulated variable of this project is the number of passes used during friction stir processing (1, 2 and 3 passes). Three different number of passes are used to investigate its effect onto the reinforcement dispersion inside the aluminium metal matrix composites. Microstructural analysis has shown that with increasing number of passes, the distribution of reinforcement particles becomes more uniform and homogeneous. Nanoreinforcement particle dispersions are observed and analysed. Result shows that the size of agglomerations across the composite surface decreases as the number of passes increases. Further observation and analysis of on the particles has confirmed that graphite flakes have been successfully shear exfoliated into layers to cover more surface area. The overall mechanical properties have also observed significant increase with increasing number of passes. Sample with highest number of pass (3 pass run) managed to achieve maximum tensile strength and elongation percentage of 304.04 MPa and 2.54 %, respectively, which is the highest value among all the samples tested. Translation In dieser Studie wurden Rührreibprozesse verwendet, um graphenverstärkten Aluminiummatrix‐Verbundwerkstoff herzustellen. Siliziumkarbid wurde zusammen mit Graphitflocken als Verstärkung mit der Zusammensetzung des Hybridverhältnisses 60 : 40 gemischt. Die Stellgröße dieses Projekts war die Anzahl der Durchgänge, die während des Rührreibvorgangs verwendet wurden (1, 2 und 3 Durchgänge). Drei verschiedene Durchgänge wurden durchgeführt, um die Wirkung auf die Verstärkungsdispersion von Aluminiummatrix‐Verbundwerkstoffen zu untersuchen. Die Gefügeanalyse hat ergeben, dass mit zunehmender Anzahl von Durchgängen die Verteilung der Verstärkungspartikel gleichmäßiger und homogener wird. Die Dispersion der Partikel von Nanoverstärkungen wird beobachtet und analysiert. Die Größe der Agglomerationen nimmt über die Verbundoberfläche mit zunehmender Anzahl von Durchgängen ab. Weitere Beobachtungen und Analysen der Partikel haben bestätigt, dass Graphitflocken erfolgreich in mehrschichtiges Graphen schergeblättert wurden. Die gesamten mechanischen Eigenschaften haben mit zunehmender Anzahl von Durchgängen ebenfalls zu einen sig
ISSN:0933-5137
1521-4052
DOI:10.1002/mawe.202000299