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Synthesis of an Al6061 – carbon composite and its numerical – experimental analysis
(Síntesis de un compuesto Al6061 – carbono y su análisis numérico – experimental
Autor
OCTAVIO ALBERTO HERRERA SANCHEZ
Resumen
Composites have been developed with great success by the use of carbon structure reinforcements
in metallic materials. Carbon structures reinforced metal matrices possess great potential to be the
next generation of advanced composites. Specific advantages include high temperature capability,
superior environmental stability, better transverse modulus, shear and fatigue properties. Although
many Metal Matrix Composites (MMCs) are attractive for use in different industrial applications,
Aluminium Matrix Composites (AMCs) are the most used in advanced applications because they
combine acceptable strength, low density, durability, machinability, availability, effectiveness and
cost.
The present study focuses on the fabrication of aluminium 6061 matrix composite by mechanical
milling using carbon particles and fullerenes soots as reinforcements. The aim was to investigate
the process feasibility and resulting materials properties such as hardness. The properties obtained
were compared with those of the aluminum 6061 without reinforcement. The effect of
reinforcement fraction on the properties was also investigated, as well as the milling time. The
characterization of the microstructure was done using scanning electron microscopy (SEM), Xray
diffraction (XRD) and Raman spectroscopy in order to establish relationships between the
structure and mechanical properties of the composites. Furthermore, numerical studies were
conducted to obtain the strength of composites.
In conclusion, carbon structures reinforced aluminum 6061 composites were successfully
produced. The composites showed good mechanical properties. The hardness of the composites
increases by over 12%. Los materiales compuestos han sido desarrollados con gran éxito gracias al uso de estructuras de
carbono como reforzantes en materiales metálicos. Las matrices metálicas reforzadas con
estructuras de carbono poseen un gran potencial para ser la siguiente generación de materiales
compuestos avanzados. Ventajas específicas incluyen la resistencia a altas temperaturas, mayor
estabilidad en el entorno, mejor módulo transversal, resistencia a esfuerzos cortantes y fatiga. A
pesar de que varios Compuestos de Matriz Metálica (CMM) son atractivos para su uso en
diferentes aplicaciones industriales, los Compuestos de Matriz de Aluminio (CMA) son los más
usados en aplicaciones avanzadas debido a que presentan una combinación de aceptable
resistencia, baja densidad, durabilidad, maquinabilidad, disponibilidad, efectividad y costo.
El presente estudio se enfoca en la fabricación de un compuesto de aluminio 6061 por medio de
molienda mecánica utilizando fibras de carbono y cenizas de fulereno como reforzantes. El
objetivo fue investigar la viabilidad del proceso y propiedades resultantes del material, tal como
la dureza. Las propiedades obtenidas fueron comparadas con aquellas del aluminio 6061 sin
reforzante. El efecto de la fracción de reforzante en las propiedades también fue investigado, así
como del tiempo de molienda. La caracterización de la microestrucura fue realizada utilizando
microscopía electrónica de barrido (MEB), difracción de rayos X (DRX) y espectroscopía Raman
para establecer la relación entre la estructura y las propiedades mecánicas de los compuestos.
Además, se llevaron a cabo simulaciones computacionales para obtener la resistencia de los
compuestos.
En conclusión, los compuestos de aluminio 6061 reforzados con estructuras de carbono fueron
producidos exitosamente. Los compuestos mostraron buenas propiedades mecánicas. La dureza
de los compuestos incrementó aproximadamente en un 12%.