Flow stress behaviour and microstructural analysis of hot deformed Aluminium matrix composites reinforced with CuZnAlNi shape memory alloy particles

• Alaneme, Kenneth K. ^[2] ; Bodunrin, Michael O. ^[3] ; Chown, Lesley H. ^[4] ; Maledi, Nthabiseng B. ^[1]
  1. [1] University of the Witwatersrand

     University of the Witwatersrand

     City of Johannesburg, Sudáfrica

     
  2. [2] Materials Design and Structural Integrity Research Group, Department of Metallurgical and Materials Engineering, Federal University of Technology - Department of Metallurgical and Materials Engineering, Federal University of Technology
  3. [3] Materials Design and Structural Integrity Research Group, Department of Metallurgical and Materials Engineering, Federal University of Technology - Department of Metallurgical and Materials Engineering, Federal University of Technology - School of Chemical and Metallurgical Engineering, University of the Witwatersrand
  4. [4] School of Chemical and Metallurgical Engineering, University of the Witwatersrand - DST-NRF Centre of Excellence in Strong Materials, University of the Witwatersrand

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• Localización: Revista de metalurgia, ISSN 0034-8570, Vol. 56, Nº 2, 2020 (Ejemplar dedicado a: Numero en curso; e166), pág. 170
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Comportamiento del flujo de esfuerzo y análisis microestructural de compuestos de matriz de aluminio deformados en caliente y reforzados con partículas de la aleación con memoria de forma CuZnAlNi
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  • Texto completo
• Resumen
  • español

    Se investigó el comportamiento del flujo de esfuerzo por compresión y las microestructuras de los compuestos de matriz de aleación de Al deformada en caliente (AMC) y reforzados con partículas de la aleación con memoria de forma (SMA) basadas en CuZnAlNi. La aleación base Al-Mg-Si reforzada con 4, 6 y 8% en peso de Cu-18Zn-7Al-0,3Ni, y 8% en peso de partículas de SiC, se obtuvieron mediante agitación doble y se sometieron a pruebas de compresión en caliente a una velocidad de deformación de 1,0 s−1, temperatura de 400 °C, y ~60% de defor­mación global constante, para ello se utilizó un simulador termo-mecánico Gleeble 3500. Las microestructuras iniciales y deformadas de los compuestos se examinaron utilizando microscopía óptica. El uso de partículas Cu-18Zn-7Al-0,3Ni como refuerzo dio como resultado el desarrollo de una estructura de matriz más fina en comparación con el SiC. La tensión de flujo y la dureza de los AMC reforzados con partículas de Cu-18Zn-7Al-0,3Ni fueron generalmente más altos que los de la aleación de Al no reforzada y la aleación de Al reforzada con SiC. También la tensión de flujo y, en gran medida, la dureza creció con el aumento en el porcentaje en peso de partículas de Cu-18Zn-7Al-0,3Ni en el AMC. La mejora observada con el uso de partículas de la aleación Cu-18Zn-7Al-0,3Ni se atribuyó a la combinación del refuerzo mejorado y el refinamiento del tamaño grano de la matriz, fortalecimiento la interface, el esfuerzo residual de compresión, la alta conductividad térmica, y la capacidad de amortiguación ofrecida por la aleación Cu-18Zn-7Al-0,3Ni.

  • English

    The compressive flow stress behaviour and microstructures of hot deformed Al alloy matrix com­posites (AMCs) reinforced with CuZnAlNi based shape memory alloy (SMA) particles was investigated. Al-Mg-Si based alloy, reinforced with 4, 6, and 8 wt.% Cu-18Zn-7Al-0.3Ni, and 8 wt.% SiC particles, were produced by double stir casting and subjected to hot compression testing at 1.0 s-1 strain rate, 400 °C temperature, and ~ 60% constant global strain using a Gleeble 3500 thermomechanical simulator. The starting and as-deformed micro­structures of the composites were examined using optical microscopy. The use of Cu-18Zn-7Al-0.3Ni particles as reinforcement resulted in the development of finer matrix structure compared with the use of SiC. The flow stress and hardness of the AMCs reinforced with Cu-18Zn-7Al-0.3Ni particles were generally higher than that of the unreinforced Al alloy and the SiC reinforced Al alloy. Also the flow stress, and to a large extent the hardness, increased with increase in the weight percent of Cu-18Zn-7Al-0.3Ni particles in the AMC. The improvement observed with the use of Cu-18Zn-7Al-0.3Ni alloy particles was ascribed to the combination of enhanced matrix grain refinement strengthening, interfacial strengthening, compressive residual stresses, high thermal conductiv­ity, and damping capacity offered by the Cu-18Zn-7Al-0.3Ni alloy.