Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigating mechanical and physical properties of stir casted Al6061/nano Al2O3/quartz hybrid composite

Tirfe Dagim, Woldeyohannes Abraham, Hunde Bonsa, Batu Temesgen, Geleta Eaba

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

189-201

EN

Aluminum alloys are widely used in different engineering application areas, such as aerospace, automotive, and marine industries. However, their properties need some improvement in order to enlarge their application area. Thus, the objective of the study was to improve the physical and mechanical properties of Al6061 aluminum alloy by reinforcing it with nano-Al2O3 and micro-quartz particles. The investigation primarily was focused on studying the impact of quartz particles on the mechanical and physical properties of an Al6061/nano Al2O3/quartz hybrid composite. The hybrid composite was developed using a stir casting technique, by varying the weight percentage of quartz particles at 3%, 6%, and 9%, while maintaining a constant weight percentage of nano-Al2O3 at 3.5%. To evaluate the composite's properties, test samples were prepared according to ASTM E9-09 and ASTM E23 standards for hardness, compressive strength, creep, and impact energy absorption, respectively. The results of the investigation demonstrate that, with the addition of 9 wt.% of micro-quartz particles and 3.5 wt.% of nano-Al2O3 nanoparticles, all mechanical and physical properties of the matrix were improved, except for the impact strength. Based on these results, the developed hybrid composite material can be recommended for light weight automotive spare parts such as brakes and clutch discs.

PL

Stopy aluminium są szeroko stosowane w różnych obszarach zastosowań inżynieryjnych, takich jak przemysł lotniczy, motoryzacyjny i morski. Właściwości stopów aluminium wymagają udoskonaleń, aby zwiększyć zakres ich zastosowań. Celem badań była poprawa właściwości fizycznych i mechanicznych stopu aluminium Al6061 poprzez wzmocnienie nanocząstkami Al2O3 i cząstkami mikrokwarcu. Badania skupiały się przede wszystkim na badaniu wpływu cząstek kwarcu na właściwości mechaniczne i fizyczne kompozytu hybrydowego Al6061/nano Al2O3/kwarc. Kompozyt hybrydowy opracowano techniką odlewania z mieszaniem, zmieniając udział wagowy cząstek kwarcu na 3%, 6% i 9%, utrzymując natomiast stały udział wagowy nanocząstek Al2O3 (3,5%). Do oceny właściwości kompozytu, przygotowano próbki testowe zgodnie z normami ASTM E9-09 i ASTM E23 dotyczącymi odpowiednio twardości, wytrzymałości na ściskanie, pełzania i pochłaniania energii uderzenia. Wyniki badań wykazały, że dodatek 9% kwarcu i 3,5% nanocząstek Al2O3 spowodował poprawę wszystkich właściwości mechanicznych i fizycznych osnowy, z wyjątkiem udarności. Na podstawie uzyskanych wyników, opracowany hybrydowy materiał kompozytowy może być zalecany do lekkich części zamiennych do samochodów, takich jak tarcze hamulcowe i sprzęgła.

2

Możliwości zastosowania nanotlenku glinu w zaczynach cementowych przeznaczonych do uszczelniania rur okładzinowych w otworach wiertniczych

Rzepka Marcin, Kędzierski Miłosz

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 1

46--56

PL

W artykule zamieszczono składy i wyniki badań receptur zaczynów cementowych zawierających od 1% do 5% nanotlenku glinu (n-Al2O3) przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych o temperaturach dynamicznych około 30°C oraz około 60°C. Receptury cementowe opracowane zostały w INiG – PIB w Laboratorium Zaczynów Uszczelniających. Zaczyny posiadały gęstość od około 1820 kg/m3 do około 1920 kg/m3 , a ich sporządzanie odbywało się na bazie cementu portlandzkiego CEM I 42,5 oraz wiertniczego klasy G. Czasy wiązania oraz gęstnienia zaczynów dobierane były odpowiednio do danych warunków geologicznotechnicznych. W przypadku zaczynów badanych w niższej temperaturze zwracano szczególną uwagę na proces żelowania i wiązania receptur. Parametry te odgrywają bowiem kluczową rolę w ograniczaniu ewentualnych migracji gazowych z płytkich horyzontów produktywnych. Starano się zatem tak je dobierać, aby proces żelowania i wiązania receptur przebiegał w odpowiednio krótkim czasie. Z kolei w wyższych temperaturach skupiano się na opracowaniu receptur o podwyższonej wytrzymałości mechanicznej, a co za tym idzie – szczelnej i zbitej mikrostrukturze. Opracowano receptury o bardzo dobrych parametrach technologicznych, które po utwardzaniu (po 28 dniach hydratacji) posiadały bardzo wysokie wartości wytrzymałości na ściskanie, dochodzące nawet do 40 MPa. Tak wysokie wartości wytrzymałości są niezwykle trudne do uzyskania w przypadku zastosowania zaczynów konwencjonalnych. Potwierdzeniem wyjątkowo trwałej mikrostruktury próbek zawierających n-Al2O3 są również fotografie próbek zaczynów wykonane za pomocą mikroskopii skaningowej. Obok fotografii bazowych kamieni cementowych, na których widać pory, przedstawiono obrazy mikroskopowe próbek z dodatkiem 3% n-Al2O3, na których obserwujemy zbitą matrycę cementową, cechującą się bardzo małą przepuszczalnością. Ponadto próbki kamieni cementowych uzyskane z zaczynów z n-Al2O3 charakteryzowały się bardzo niską zawartością porów kapilarnych. Zdecydowaną większość ogólnej ilości porów stanowiły pory o najmniejszych rozmiarach (poniżej 100 nm). Poprawa szczelności matrycy cementowej poprzez zredukowanie do wartości około 1,5% porów mogących transportować medium złożowe sprawia, że receptury zaczynów cementowych zawierających dodatek nanotlenku glinu mogą być z powodzeniem używane podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych wykonywanych na złożach węglowodorów.

EN

The article presents compositions and test results for cement slurries formulations containing from 1% to 5% of nano aluminum oxide (n-Al2O3) for sealing the casing columns in boreholes with dynamic temperatures of about 30°C and 60°C. Laboratory tests of cement slurries were carried out at Oil and Gas Institute - National Research Institute. The densities of tested slurries ranged from 1,820 to 1,920 kg/m3 , and were prepared on the basis of Portland cement CEM I 42,5 and class G oil well cement. Cement slurries had thickening times properly matched to given geological and technical conditions. For slurries tested at lower temperatures, particular attention was paid to the gelling and setting process of cement slurries. These parameters play a key role in limiting possible gas migrations from shallow gas accumulations. They were selected so that the gelling and setting process could be carried out in a sufficiently short time. At higher temperatures, the focus was on developing cement slurry formulations with increased mechanical strength and a tight and compact microstructure. Cement slurry formulations with very good technological parameters were developed, which after curing (after 28 days of hydration) had very high values of compressive strength, reaching up to 40 MPa. Such high compressive strength values are extremely difficult to obtain with conventional cement slurries. Scanning electron microscope images of cement samples also confirm extremely compact microstructure of the samples with nano-SiO2. In addition to the photographs of base cement stones, which show pores, microscopic images of samples with the addition of 3% n-Al2O3 are presented, where we observe a compact cement matrix with very low permeability. Furthermore, samples containing n-Al2O3 were characterized by a very low content of capillary pores. Pores of the smallest size (below 100 nm) constituted the vast majority of the total number of pores. Improvement of cement matrix tightness by reducing the amount of pores that can transport the reservoir medium to approx. 1.5% means that cement slurry formulas containing nano aluminum oxide can be successfully used in the process of cementing casing strings in boreholes.

3

Wpływ nanotlenków glinu i cynku na parametry świeżego i stwardniałego zaczynu cementowego

Dębińska E.

Nafta-Gaz

|

2016

|

R. 72, nr 4

251--261

PL

Nanomateriały i ich unikatowe właściwości znalazły już zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, umożliwiając tworzenie materiałów o bardzo korzystnych właściwościach, pozwalając poprawić cechy produktów już istniejących oraz tworzyć nowe. Poprawa parametrów mechanicznych materiałów zawierających dodatek nanocząstek to tylko jedna z wielu możliwości ich zastosowania. W artykule przedstawiono wstępne wyniki badań wpływu nanotlenków: glinu (nano-Al2O3) i cynku (nano-ZnO) na właściwości zaczynów i kamieni cementowych. W trakcie badań do cementu portlandzkiego CEM I 32,5R dodawano 1%, 3%, 5% roztworu nano-Al2O3 oraz 0,01% i 0,1% nano-ZnO. Przeprowadzone badania potwierdziły, że dodatek nawet niewielkich ilości nano-Al2O3 oraz nano-ZnO poprawia parametry wytrzymałościowe kamienia cementowego w porównaniu z próbką bazową bez takiego dodatku, jak również powoduje zagęszczenie jego mikrostruktury, a tym samym obniżenie porowatości i przepuszczalności dla gazu. Tak zmodyfikowane kamienie charakteryzują się wysoką wytrzymałością na ściskanie oraz wysoką przyczepnością do rur stalowych. Kamienie cementowe charakteryzują się zwartą mikrostrukturą o niskiej zawartości makroporów. Na podstawie wykonanych badań można również stwierdzić, że zbyt duża ilość nanotlenków powoduje obniżenie wytrzymałości kamienia cementowego, co może być spowodowane trudnościami w równomiernym rozmieszczeniu dużych ilości nanocząsteczek w zaczynie i tworzeniem dużych aglomeratów nanocząsteczek, które osłabiają strukturę kamienia cementowego

EN

Nanomaterials and their unique properties have already been used in many branches of the industry, enabling the creation of materials having very favorable properties, allowing to improve the properties of existing products and creating new ones. Improving the mechanical properties of materials containing nanoparticles as an additive is just one of the many possibilities of their use. The article presents the preliminary results of the influence of nano alumia oxide (nano-Al2O3) and nano zinc oxide (nano-ZnO) on the properties of fresh and set cement slurries. In the research, to Portland cement CEM I 32.5R were added 1, 3, 5% nano-Al2O3 solution and 0.01 and 0.1% nano-ZnO powder. The study confirmed that the addition of even small amounts of nano-Al2O3 and nano-ZnO improves the strength of set cement as compared to the sample base without such additive, and also causes compaction of the microstructure and thereby reducing the porosity and gas permeability. Such modified set cement slurries exhibit high compressive strength and high adhesion to steel pipes. Set cement slurries have a compact microstructure with a low content of macropores. On the basis of tests it may also be noted, that too much nano oxides reduces the strength of the hardened cement slurry, which may be due to difficulty in uniform distribution of large quantities of nanoparticles in the slurry and the formation of large agglomerates of nanoparticles, which weaken the structure of set cement slurries.

4

Fatigue behavior of hot mix asphalt modified with nano AL2O3 – an experimental study

Lotfi-Eghlim A., Karimi M. S.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2016

|

Vol. 10, nr 31

58--63

EN

Nanotechnology is one of the most important research areas and is presented in the vast fields of knowledge such as road construction industry has been surrounded. This paper has focused on the potential benefits of nano particles for modification of asphalt mixtures. Nano Al2O3 due to its unique properties can improve the dynamic characteristics of hot mix asphalt. Fatigue life of asphaltic samples is determined with indirect tensile fatigue tests by using of UTM. The results show that fatigue life of modified asphalt mixtures in compare with conventional mix is significantly increased. Beside, based on experimental results and numerical analyses, a new model is presented for prediction the fatigue behavior of asphalt mixtures modified with nano Al2O3. This model can completely characterized the fatigue performance of modified asphalt under dynamic loading conditions and different temperatures.