research centers


Search results: Found 7

Listing 1 - 7 of 7
Sort by

Article
Fabrication of Ceramic-Metal Functionally Graded Materials
تحضير المواد المتدرجة وظيفيا لـ (سيراميك – فلز)

Authors: Alaa A. Atiyah --- Saad. B. H. Farid --- Dheya N. Abdulamer
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2013 Volume: 31 Issue: 3 Part (A) Engineering Pages: 513-524
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

High order step wise functionally graded materials Al2O3-Ti are fabricated. These materials combine the high fracture toughness of Ti phase and the relatively low density of Al2O3 and stand for candidate materials for harsh mechanical and thermal environments. The techniques of powder technology are utilized to fabricate these materials that composed of five graded layers of Al2O3-Ti phases. Al2O3 increasing linearly across these layers (0, 25, 50, 75 and 100wt% respectively).The green specimens are composed of Al2O3-TiH2 layers and the sintered specimens are composed of graded Al2O3-Ti. Spark Plasma Sintering technique is utilized for sintering of the graded green specimens. The best sintering conditions is found at 1500°C for 30 minute of sintering that gives apparent density of 4.25 g/cm3, porosity of 1.28% and diametric expansion of 1.58%. Optical microscopy shows gradual transition of phases at the interface of the graded layers

تم تصينع مواد متدرجة من Al2O3-Ti بطبقات متسلسلة عديدة. تجمع هذه المواد بين مقاومة الكسـر العالية لطور Ti والكثافة المنخفضة نسبيا لطور Al2O3 وترشح هذه المواد كمواد منافسـة في الظروف الميكانيكية والحرارية القاسـية. تم استخدام تقنيات المساحيق لتصنيع هذه المواد والمؤلفة من خمســة طبقات متدرجة بنسب الاطوار Al2O3-Ti. تتزايد نسـبة الطور Al2O3 خطيا خلال الطبقات (0، 25، 50، و 100wt% على التوالي).تتكون النماذج الخضراء من طبقات من Al2O3-TiH2 وتكون النماذج بعد التلبيد مكونة من تدرج من Al2O3-Ti. تم تلبيد النماذج المتدرجة الخضراء باستخدام التلبيد بشرارة البلازما. ووجد ان أفضل ظروف للتلبيد هي في درجة حرارة التلبيد 1500°C لزمن تلبيد 30 دقيقة والذي ادى الى كثافة ضاهرية بمقدار 4.25 g/cm3 ومســـامية بمقدار 1.28% وتمدد قطري بمقدار 1.58%. وقد اظهرت فحوصات المجهر الضوئي تحول متدرج للاطوار على الحدود بين الطبقات المتدرجة.


Article
Fabrication, Characterization and Modeling of Al2o3/Ni Functionally Graded Materials
تصنيع , دراسة خواص ونمذجة مواد متدرجة بالخواص ذات اساس نيكل – الومينا

Author: Alaa Abdulhasan Atiyah
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2014 Volume: 32 Issue: 9 Part (A) Engineering Pages: 2286-2302
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

Functionally graded materials (FGMs), with ceramic and metallic constituents, are frequently used for tremendous high temperature applications. In this paper, six sets of FGMs samples were designed and fabricated using powder technology technique. All FGMs were sorted according to the conditions of sintering (i.e. temperature and time). The ceramic constituents were represented by (Al2O3) and the metallic constituents were represented by (Ni).It is found that as the sintering temperature and time increased, the apparent density was increased and porosity was reduced. (F-FGM, sintered at 1350°C for 3 hrs.) sample seems to impart high and slight linear graded microhardness across the layers without any obvious jumps throughout the thickness. The interfacial microhardness values were found very close to the bulk microhardness of adjacent layers. The reason behind such behavior is the minimum porosities and improved apparent density due to the efficient sintering practices (i.e. 1350°C and 3 hrs.) and uniform mutual diffusion of (Ni) and (Al2O3) particles across the layer interfaces. As the sintering time and temperature increase, the microstructure becomes much denser and the interfaces become more homogeneous that lead to eliminate the discontinuity in microstructure. A Finite element method throughout the COMSOL Multiphysicswas used extensively in estimation of temperature distribution through the thickness as well as residual stresses that induced as a result of high temperature loading of fabricated FGM. The model also shows aclear fluctuation of stresses along the thickness that imparts a development of stress concentration regions near the interfaces of layers, especially at the lower half region of FGM that was enriched by (Ni). Stresses clearly become normal variables with thickness at the upper half of FGM that enriched with (Al2O3).

المواد المتدرجه وظيفيا ( FGMs ) التي تتكون من المواد السيراميكيه والمعدنية التي كثيرا ما تستخدم في تطبيقات درجة الحرارة العاليه. في هذه البحث ، تم تصميم و تحضير ست مجموعات من عينات المواد المتدرجه بالخواص (FGMs) باستخدام تكنولوجيا المساحيق.إن مكونات الماده السيراميكيه ممثله بالألومينا (Al2O3) والمكونات المعدنيه متمثله بالنيكل .(Ni) لقد ثبت أن زيادة درجة حرارة وزمن التلبيد يعملان على زيادة الكثافه الظاهريه وتقليل نسبة المساميه.لقد اثبتت النتائج العمليه ان العينه F-FGM )التي تم تلبيدها بدرجة حرارة 1350 درجه مئويه وزمن 3 ساعات( قد اظهرت تدرجا خطيا واضحا وارتفاعا مرضيا في قراءات الصلادة الدقيقة بمقياس فيكرز عبر طبقات الماده. كما تم العثور على قيم الصلادة الدقيقة البينية (الحد الفاصل بين الطبقات) قريبة جدا من قيم الصلاده الدقيقه للطبقات المجاورة. ان الأسباب الكامنة وراء مثل هذا السلوك هي وجود الحد الادنى من نسبة المسامية والتحسن الجيد في قيم الكثافه الظاهريه في هذه العينه التي جاءت بسبب كفاءة التلبيد المعتمده في هذا البحث (C°1350 وزمن تلبيد 3 ساعه). كما تجدر الاشاره الى ان البنيه المجهريه تصبح اكثر كثافه والحدود الفاصله بين الطبقات تصبح اكثر تجانسيه مع زيادة درجة حرارة وزمن التلبيد. لقد تم ايضا استخدام طريقة العناصر المحدده وذلك من خلال برنامج الكومسول (COMSOL)الذي استخدمت نتائجه للتثبت من تدرج الخواص ودرجات الحراره بفعل التوصيل الحراري. كما تشير نتائج نمذجة الاجهادات الى وجود تذبذب في نتائج الاجهادات على طول سمك العينه (F) وخاصة في المناطق القريبه من الحدود الفاصله بين الطبقات وبالخصوص في الجزء الاسفل من الماده والغني بعنصر النيكل. بينما تبدو النتائج اكثر سلاسه وخطيه في الجزء العلوي الغني بمادة الالومينا.


Article
ANALYSIS OF MIXED-MODE CRACK TIP IN FUNCTIONALLY GRADED BEAMS BY USING XEFGM
تحليل الشرخ المركب في العوارض المتدرجة وظيفيا باستخدام الطريقه اللاشبكية XFEGM

Loading...
Loading...
Abstract

An extended element free Galerkin method (XEFGM) has been adopted for crack propagation of for graded glass/epoxy beams (along X1) subjected to non-proportional four point bending. The incompatible interaction integral method and the sub-triangle technique for enhancing the gauss quadrature accuracy near the crack are employed to calculate the stress intensity factors. Numerical simulations have proved that XEFGM provides accurate results by less number of nodes (DOFs) in comparison with the conventional FEM under mixed-mode and non-proportional loading. MATLAB codes are used in obtaining the results of this research. The results have shown good the reliability, stability, and efficiency of present XEFGM and good agreements with the experimental works of crack propagation with using less nodes in compare with the relevant references.

تم اعتماد الطريقه اللاشبكية المطورة (XEFGM) لمحاكاة نمو الشروخ في في عوارض الزجاج-الايبوكسي المتدرجه (حول محور X1 ) تحت حمل انحناء رباعي النقاط . طريقه التكامل التفاعلي غير المتوافق تم استخدامها مع تقنية غاوس للمثلثات الفرعية في توزيع نقاط التكامل عند منطقه الشرخ لحساب معامل تركيز الإجهاد. وقد اعطت المحاكاة العددية بواسطة طريقة XEFGM نتائج دقيقة عن طريق عدد أقل من العقد (DOFs) بالمقارنة مع FEM التقليدية تحت حمل مزدوج وغير متناسب. وقد تم مقارنة النتائج مع مصادر ذات علاقة . تم استخدام برنامج الماتلاب في استخراج نتائج هذا البحث .


Article
PREPARATION & CHARACTERIZATION OF STEP-WISE AL-AL2O3 FUNCTIONALLY GRADED MATERIALS

Loading...
Loading...
Abstract

In this work, simple ceramic-metal functionally graded materials with three different layers has been prepared and tested. Ceramic and metal materials were represented by alumina and aluminum respectively. Powder technology practices were used extensively in preparing each of four set of FGMs samples. All samples have the same chemical composition. Two variables were studied, compacting load and sintering temperature. All samples were imparting graded hardness reading across the thickness. The values of hardness readings are increased according to the hardest constituent’s increment (i.e. Alumina) at constant sintering temperature and compacting load. Compaction load increment as well as sintering temperature imparts another reasons for improvement in hardness properties. Microscopic observations show an interesting features of the layers microstructure where composed from an aluminum and alumina particles and show good adhesive between alumina particles and Aluminum while Aluminum surrounded alumina particles from all studies due to good mixing practice during preparation stage.

تم في هذا العمل تحضير واختبار مواد المتدرجه بالخواص مكونه من ثلاث طبقات من سيراميك – معدن. السيراميك والمعدن متمثل بالالومينا والالمنيوم على التوالي. طريقه تكنولوجيا المساحيق استخدمت خصيصاً في تحضير اربع مجاميع من عينات المواد المتدرجه بالخواص، كل العينات تمتلك نفس التركيب الكيمياوي. وتم دراسه متغيرين ، حمل الكبس و درجه حراره التلبيد. ازدادت قراءات قيم الصلاده وفقا لزياده المكون الاصلد (الالومينا) عند ثبوت درجه حراره تلبيد و حمل الكبس. تلعب زياده حمل الكبس ودرجه حراره التلبيد كسبب اخر في تحسين خواص الصلاده. اظهرت الملاحظات التركيبيه خواص مميزه للطبقات والمتكونه من الالمنيوم ودقائق الالومينا واظهرت التصاقا جيدا بين دقائق الالومينا ومعدن الالمنيوم بينما احاط الالمنيوم دقائق الالومينا في جميع الحالات نتيجة للخلط الجيد اثناء عملية التحضير.


Article
Design and Modelling of (Fe /Zro2) Functionally Graded Materials (Part I)
تصميم ونمذجة مادة متدرجة بالخواص ذات اساس (حديد /زركوينا) (الجزء الاول)

Authors: Alaa Abdulhasan Atiyah --- Ahmed Taifor Aziz
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2014 Volume: 32 Issue: 7 Part (A) Engineering Pages: 1843-1858
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

It is hoped to design and modeling of five layers Fe/ZrO2 functionally graded materials for high temperature applications in this paper. The design part, were started with the supposing of connecting two distinct material layers. The two layers were associated by a graded interface composing of three layers. Thickness of graded layer (i.e. RF) was designed and tested with the FEM method through the COMSOL package. The software was used extensively to examine the best graded part thickness percentage (i.e.RF %) that connecting the two different material layers. Two parameters were examined such as N and RF% to determine the best value of (N) and (RF %) that imparts low residual stresses. Thermal stresses that developed as a result of exposing of material to high temperature environments also calculated. The simulation indicates that the sample with (RF= 80% and N = 0. 7) Provides minimum residual stress at high working temperature 1000℃ with good mechanical properties.

نأمل في هذا البحث التوصل الى نمذجة ماده متدرجه بالخواص ذات اساس (حديد / زركونيا) مكونه من خمس طبقات جرى تصميمها للعمل في في تطبيقات درجات الحراره العاليه. ان هذا الجزء من البحث بدأ بأفتراض ان من الممكن ربط طبقتين مكونتين من مادتين مختلفتين. وهاتان الطبقتان يتم ربطهما من خلال ثلاثة طبقات متدرجه. إن سمك هذه الطبقات الثلاثه (RF ) قد تم تصميمه واختياره بأستخدام طريقة العناصر المحدده من خلال برنامج (COMSOL ). ولقد تم استخدام هذا البرنامج بعمق لأختبار افضل نسبة سمك للطبقات الوسطيه المتدرجه (RF% ) التي تربط كما اشرنا طبقة الحديد من الاسفل مع طبقة الزركونيا من الاعلى. تم دراسة تأثير عاملين مهمين وهما المعامل (n) وكذلك (RF% ) اللتان تعطيان اقل اجهادات متبقيه بين الطبقات. تم إحتساب الاجهادات الحراريه التي تنتج عن تعرض الماده الى درجات حراريه عاليه. ان النمذجه ببرنامج COMSOLاثبتت ان نسبة RF% = 80% و N = 0.7 ) سوف تعطيان اجهادات متبقيه منخفضه عندما تعمل الماده في درجات حراره عاليه (1000 مئوي) وخواص ميكانيكيه عاليه.


Article
Physical and Morphological Properties of Hard- Soft Ferrite Functionally Graded Materials
الخصائص الفيزيائية والمورفولوجية لمواد الفرايت صلب- ناعم المتدرجة وظيفيا

Authors: Fadhi Chyad فاضل جياد --- Akram Jabur أكرم جبر --- Sabreen Abed صابرين عبد
Journal: Al-Khwarizmi Engineering Journal مجلة الخوارزمي الهندسية ISSN: 18181171 23120789 Year: 2018 Volume: 14 Issue: 1 Pages: 99-107
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

Functionally graded materials (FGMs), with ceramic –ceramic constituents are fabricated using powder technology techniques. In this work three different sets of FGMs samples were designed in to 3 layers, 5 layers and 7 layers. The ceramic constituents were represented by hard ferrite (Barium ferrite) and soft ferrite (lithium ferrite). All samples sintered at constant temperature at 1100oC for 2 hrs. and characterized by FESEM. Some physical properties were measured for fabricated FGMs include apparent density, bulk density, porosity, shrinkage and hardness. The results indicated that the density increase with the increase the number of layer. Lateral shrinkage is one of the important parameter for estimating the quality of component gradation in an FGM structure. The Vickers hardness show higher value at FGM7, Finally the FESEM images showed a gradation in microstructure within the system from plate- like structure for the hard ferrite to spherical structure for the soft ferrite.

المواد المتدرجة وظيفيا بمكونات سيراميك-سيراميك بأستخدام تقنية تكنلوجيا المساحيق. وتم في هذا العمل تصنيع ثلاثة نماذج مختلفة من عينات المواد المتدرجة وظيفيا الى 3 طبقات , 5 طبقات و 7 طبقات. المكونات السيراميكية متمثلة بالفرايت الصلب ( فرايت الباريوم) والفرايت الناعم (فرايت الليثيوم) . جميع العينات تم تلبيدها بدرجة حراره ثابته عند 1100درجة سيليزيه لمدة ساعتين وتم تشخيصها بتقنية الماسح الالكتروني. لقد تم قياس بعض الخصائص الفيزيائية لعينات المواد المتدرجة وظيفيا المصنعة تتضمن الكثافه الظاهرية, المضخمه,المساميه,الانكماش والصلادة. أوضحت النتائج ان الكثافة تزداد بأزدياد عدد الطبقات. الانكماش الخطي يعد من اهم العوامل لتقويم حدوث تدرج بالمواد داخل تركيب المواد المتدرجة وظيفيا. أوضحت صلادة فيكرز اعلى القيم عند عينة FGM7 , وأخيرا أظهرت صور الماسح الالكتروني تدرجا مجهريا داخل المنظومة من شكل صفائحي في الفرايت الصلب الى شكل كروي في الفرايت الناعم.


Article
Preparation and Mechanical Characterization of Cu-Al2O3 Functionally Graded Material for electrical contact applications

Authors: Abdul Raheem. K. Abid Ali --- Roaa Hatem Kadhim
Journal: Journal of University of Babylon مجلة جامعة بابل ISSN: 19920652 23128135 Year: 2017 Volume: 25 Issue: 4 Pages: 1339-1451
Publisher: Babylon University جامعة بابل

Loading...
Loading...
Abstract

In this study, five-layered stepwise Cu/Al2O3 as functionally graded materials have been prepared from copper powder with with five percentage of alumina powder as (5 ,10 ,20 ,30 and 40 Wt%) by using powder metallurgy technique. Mixing of copper (34.32 µm) and alumina (1.439 µm) powders for two hours and then several disk sample with dimensions (14mm diameter and 10 thickness) have been compacting at different compacting stresses (550, 650 and 750 MPa). However, sintering of specimens for three hours at 850 under vacuum about has been achieved. The Porosity and density before and after sintering have been calculated. X-ray diffraction analysis showed that tests before and after sintering is similar, there is no new phase formed after sintering. Scanning electron microscopy technique is used to characterize the surface of each layer. Hardness test showed slight linear graded microhardness across the layers without any obvious jumps throughout the thickness. Pin on disc method have been used in determining the wear or material removal of prepared FGM samples. In addition, it was examined thermal conductivity and the electrical resistance have been done in preparing samples from composite and functionally graded material. From the experimental results, it is clear that hardness results change in each layer by producing FGM according to the percentage of the harder constituent (i.e. Al2O3) from 53 to 113 Hv. While Thermal conductivity decrease with the increasing addition weight percentage for α-Al2O3. And Electrical resistance increased when alumina content increased for (5% to 40%). Wear rate improved with the increasing additive percentage of alumina from 0.507 for layer 1 to 0.15 for layer five at 15N and 25 min. Smoothly gradual change of the composition in the Cu/Al2O3 FGM can eliminate the microscopic interface, such as a result as that traditional Cu-Al2O3 joint

في الدراسة الحالية, تم تحضير خمسة طبقات من نحاس/الومينا كمادة متدرجة الوظائف بواسطة تقنية ميتالورجيا المساحيق, مسحوق النحاس مع خمسة نسب وزنية مختلفة من مسحوق الألومينا [5, 10, 20, 30 and 40 wt%] خلطت لمدة ساعتين وكبست بضغوط مختلفة [550, 650 and 750 MPa]. تم تحضير عينات قرصية مختلفة بأبعاد 14mm القطر وسمك 10mm,وتم تلبيد العينات المحضرة عند درجة تلبيد 850C◦ وزمن مكوث 3hr حيث تم التلبيد في فرن انبوبي مفرغ من الهواء. تم حساب المسامية والكثافة قبل وبعد عملية التلبيد, تحليل الاشعة السينية وضح ان الفحص قبل وبعد عملية التلبيد متشابه وهذا يعني انه لا يتكون طور جديد بعد عملية التلبيد. قد تم دراسة فحوصات مثل الصلادة والبلى الانزلاقي الجاف والمقاومة الكهربائية والموصلية الحرارية وكذلك تمت فحوصات البنى المجهرية بواسطة المجهر الالكتروني الماسح. ومن خلال النتائج المستحصلة من الفحوصات في هذه الدراسة, نتائج الصلادة برهنت تدرج الخواص عبر طبقات المادة المتدرجة الوظائف عند ضغط MPa650 حيث تزداد مع زيادة النسبة الوزنية للالومينا , بينما التوصيل الحراري يقل بزيادة الالومينا والمقاومة الكهربائية تزداد مع زيادة النسبة الوزنية للالومينا و مقاومة البلى تتحسن مع زيادة النسبة الوزنية للالومينا. التغير التدريجي السلس في التركيب في Cu/Al2O3 FGM يمكنه القضاء على الحد الفاصل الناتج عند ربط Cu/Al2O3 تقليديا.

Listing 1 - 7 of 7
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (7)


Language

English (6)

Arabic and English (1)


Year
From To Submit

2018 (1)

2017 (2)

2014 (3)

2013 (1)