Elaboration, caractérisation et étude des propriétés mécaniques d'un matériau composite à base métallique

Abstract

Dans le cadre de cette étude, un composite Al-Si-ZrO2 a été élaboré en mélangeant un alliage Al-Si avec 7% en poids d'oxyde de zirconium (ZrO2) par la méthode de dispersion (procédé de moulage par agitation). Les analyses microscopiques, comprenant la microscopie optique (MO), la microscopie électronique à balayage (MEB), ainsi que la spectroscopie par dispersion d'énergie (EDS), ont révélé une structure dendritique dans l'alliage Al-Si et le composite Al-Si-ZrO2, avec une distribution uniforme des particules de ZrO2 dans la matrice de l'alliage. L'ajout de particules de renfort à l'alliage Al-Si a engendré des modifications substantielles au sein des propriétés thermiques et mécaniques du matériau composite. Cela est attribuable à la conductivité thermique plus faible de ces particules par rapport à celle de la matrice d'alliage. En conséquence, le taux de refroidissement (TR) s'est amélioré, conduisant à une réduction du temps de solidification (ts), de la porosité (P), de la taille des particules de silicium primaire grossières et de l'espacement des bras de dendrite secondaire (SDAS). L'incorporation des particules de ZrO2 a également entraîné une augmentation de la densité de dislocations (d), de la contrainte de cisaillement (t), de la capacité thermique spécifique (Cp), de la densité (?) et de la dureté (Hv), ainsi qu'une diminution de la taille moyenne des cristallites (D), de la taille des grains (d), du module de Young, de la conductivité thermique (?), de la diffusivité thermique (a) et du coefficient de dilatation thermique (?(T)). De plus, cette incorporation a amélioré la ductilité du composite Al-Si par rapport à l'alliage Al-Si. Les résultats de l’étude ont montré que ce composite Al-Si-ZrO2 possède des propriétés mécaniques et thermiques exceptionnelles, très désirées dans l’industrie des moteurs automobiles.