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Erschienen in: Arabian Journal for Science and Engineering 9/2023

09.01.2023 | Research Article-mechanical Engineering

Effect of Control Factors on Wear Rate of the Ceramic Particulate Filled Metal Alloy Composites: A Comparative Analysis

verfasst von: Deepika Shekhawat, Pankaj Agarwal, Tej Singh, Amit Singh, Amar Patnaik

Erschienen in: Arabian Journal for Science and Engineering | Ausgabe 9/2023

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Abstract

Wear is a major cause of material replacement in engineering material. The approaching century needs revolutionary wear-resistant materials to minimize friction and wear losses. This study focuses on the enhancement of wear resistance of aluminium 6061 by the addition of hard ceramic particulates (ZrO2: zirconia, TiO2: titania, Y2O3: yttria and SrO2: strontia). The MMCs are prepared by reinforcing ZrO2 (0, 5, 10, and 15 wt%), TiO2 (12 wt%), Y2O3 (6 wt%), and SrO2 (3 wt%) in Al 6061 matrix through stir casting process. The dry sliding wear test is conducted to investigate the effect of normal load (20‒50 N) and sliding speed (0.32‒1.25 m/s) under steady-state conditions on specific wear rate of developed composites. Finally, Taguchi’s design of experimental analysis (L16 orthogonal array) is performed by considering four factors and four levels, i.e., normal load (20, 30, 40, and 50 N), filler content (0, 5, 10, and 15 wt% ZrO2), sliding speed (0.32, 0.63, 0.94, and 1.25 m/s), and sliding distance (188.4, 565.4, 1130.9, and 1884.9 m). The optimal combination of filler content (5 wt% ZrO2), load (50 N), sliding speed (0.94 m/s), and sliding distance (565.4 m) shows better wear resistance. The analysis of variance shows that normal load is the most influential parameter, followed by filler content, sliding speed, and sliding distance. The wear mechanism is examined by studying worn surfaces of tested specimens through scanning electron microscopy and 3D profilometry together with X-ray diffraction study for composition analysis of ceramics reinforcements in MMCs.

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Literatur
12.
Zurück zum Zitat Kumar, J.R.; Jayaraman, M.; Kumar, T.S.; Priyadharshini, G.S.; Kumar, J.S.: Characterization of Y2O3 particles reinforced AA6082 aluminum matrix composites produced using friction stir processing. Mater. Res. Express 6, 1–15 (2019) Kumar, J.R.; Jayaraman, M.; Kumar, T.S.; Priyadharshini, G.S.; Kumar, J.S.: Characterization of Y2O3 particles reinforced AA6082 aluminum matrix composites produced using friction stir processing. Mater. Res. Express 6, 1–15 (2019)
35.
54.
Zurück zum Zitat Archard, J.F.: Wear Theory and Mechanisms. ASME, New York (1980) Archard, J.F.: Wear Theory and Mechanisms. ASME, New York (1980)
55.
Metadaten
Titel
Effect of Control Factors on Wear Rate of the Ceramic Particulate Filled Metal Alloy Composites: A Comparative Analysis
verfasst von
Deepika Shekhawat
Pankaj Agarwal
Tej Singh
Amit Singh
Amar Patnaik
Publikationsdatum
09.01.2023
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Arabian Journal for Science and Engineering / Ausgabe 9/2023
Print ISSN: 2193-567X
Elektronische ISSN: 2191-4281
DOI
https://doi.org/10.1007/s13369-022-07576-w

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