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Machinability of Al-20Mg2Si-Cu metal matrix composite modified with bismuth or barium

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Marani Barzani, Mohsen (2019). Machinability of Al-20Mg2Si-Cu metal matrix composite modified with bismuth or barium. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Aluminum metal matrix composites (MMC) have been receiving growing attention largely owing to their excellent properties, such as excellent castability and mechanical properties. These properties make them useful for high performance applications, especially for lightweight components, particularly in the manufacture of automotive parts. Al-based composite reinforced with particulate Mg2Si phase has recently been shown to possess certain advantages. However, the mechanical properties of normal cast Al-20Mg2Si-Cu metal matrix composite are unsatisfactory due to the natural coarse morphology of the primary Mg2Si phase. Therefore, the melt treatment method with refiner elements was chosen due to improve the morphology of the Mg2Si reinforcement and achieve better mechanical properties.

Most of MMC parts require some machining. However, the machinability of Al-20Mg2Si-Cu metal matrix composite is not well understood yet. By adding refiner elements to the composite, the mechanical properties and machinability including particle emissions will be affected. Therefore, the main objective of this thesis is to study the machinability, and mechanical properties of Al-20Mg2Si-Cu metal matrix composite containing bismuth or barium as modifier elements.

Results from the different sections of this thesis demonstrate that modifier elements such as bismuth or barium improve the mechanical properties and machinability of the composite. Using modifier elements decreases ultrafine particle emissions during the machining process, which is beneficial for operator health. In addition, the proposed mathematical models for predicting surface roughness and cutting force for this composite are in good agreement with experiment data.

Titre traduit

Usinabilité du composite Al-20Mg2Si-Cu à matrice métallique modifié avec du bismuth ou du baryum

Résumé traduit

Les composites à matrice métallique en aluminium (CMM) suscitent de plus en plus d’attention en raison de leurs excellentes propriétés, telles que leur excellente aptitude au moulage et leurs propriétés mécaniques. Ces propriétés les rendent utiles pour les applications à haute performance, spécialement pour les composants légers, en particulier pour la fabrication de pièces automobiles. Un composite à matrice métallique, Al-20Mg2Si-Cu, contenant une phase particulaire de Mg2Si, s'est récemment révélé posséder certains avantages. Cependant, les propriétés mécaniques de ce composite coulé normalement ne sont pas satisfaisantes en raison de la morphologie grossière de la phase primaire Mg2Si. Par conséquent, la méthode de traitement à l'état fondu avec des éléments de raffinage a été choisie pour améliorer la morphologie des renforts Mg2Si et obtenir de meilleures proprieties mécaniques.

La plupart des pièces CMM nécessitent un certain usinage. Cependant, l’usinabilité du composite à matrice métallique Al-20Mg2Si-Cu n’est pas encore bien comprise. En ajoutant des éléments de raffinage au composite, les propriétés mécaniques et l'usinabilité, y compris les émissions de particules, seront affectées. Par conséquent, l'objectif principal de cette these est d'étudier l'usinabilité, les propriétés mécaniques et les émissions de particules du composite à matrice métallique Al-20Mg2Si-Cu contenant du bismuth ou du baryum comme éléments modificateurs.

Les résultats des différentes sections de cette thèse démontrent que des elements modificateurs tels que le bismuth ou le baryum améliorent les propriétés mécaniques et l'usinabilité du composite. L'utilisation d'éléments modificateurs réduit les émissions de particules ultrafines au cours du processus d'usinage, ce qui est utile pour la santé de l'opérateur. De plus, des modèles mathématiques de prédiction du fini de surface et des efforts de coupe lors du l'usinage de ce composite ont été proposés.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Manuscript-based thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for the degree of doctor of philosophy". Comprend des références bibliographiques (pages 147-157).
Mots-clés libres: usinabilité, composite à matrice métallique, microstructure, proprieties mécaniques, bismuth, baryum
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Songmene, Victor
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 16 mai 2019 20:12
Dernière modification: 16 mai 2019 20:12
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2314

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