ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 3 2024 180 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Промышленные и биологические отходы, такие как красный шлам, железная руда, зола рисовой шелухи, зола жома, зола скорлупы кокосового ореха и другие, обладают способностью заменять керамический наполнитель при разработке экономически эффективных композиционных материалов за счет снижения производственных затрат. В данной исследовательской работе гибридный композиционный материал с металлической матрицей получен с использованием промышленных отходов красного шлама и биоотходов золы скорлупы кокосового ореха. Ранее многие исследователи применяли золу скорлупы кокосовых орехов в качестве адсорбента для удаления тяжелых металлов и красителей из водных растворов [2], при разработке строительных материалов, таких как кирпичная плитка [3], цементных и полимерных композитов [4, 5], а также для изготовления активированного угля [6]. В свою очередь, красный шлам используется в качестве материала покрытия [7], в качестве заполнителя строительного раствора [8], минерального вяжущего материала [9], керамического материала [10], для выщелачивания тяжелых металлов и в целом для очистки сточных вод [11]. Некоторые исследователи применяли комбинацию биологических отходов с керамическими материалами для создания и оценки гибридного алюмоматричного композита. В работе [12] использовали золу скорлупы кокосового ореха и графен для оценки свойств абразивного износа. В работах [13] и [14] использовали смесь отходов сельского хозяйства в виде золы скорлупы кокосового ореха и золы баггаза (отход сахарного тростника) с оксидом алюминия для оценки механических свойств разработанного гибридного алюмоматричного композита. В работах [15] и [16] использовали смесь золы рисовой шелухи с красным шламом и глиноземом соответственно для оценки трибомеханического поведения гибридных алюмоматричных материалов. Твердость Твердость является важным параметром для проверки механической прочности композиционных материалов. Твердость композиционного материала зависит от различных факторов, таких как размер частиц наполнителя, термическая обработка, весовое соотношение упрочняющего наполнителя и межатомные связи между наполнителем и исходной матрицей. Ранее многие исследователи оптимизировали параметр твердости и пришли к выводу, что твердость композита повышается с увеличением размера частиц и термической обработки. Кроме того, твердость повышается до оптимального весового процента, который варьируется от упрочняющего наполнителя к композиту, поскольку обеспечивается хорошая межатомная связь между упрочняющим наполнителем и матрицей, но при более высоком весовом проценте значение твердости снижается из-за агломерации упрочняющего наполнителя в слое матрицы, что вызывает образование ямок и полостей. Полости приводят к распространению трещин и снижению предела прочности и твердости [17]. Значения твердости зависят от множества параметров, таких как весовая доля упрочняющего наполнителя, инденторная нагрузка, поведение при обработке, межатомные связи и др. По этой причине для экспериментов требуется большое количество образцов композита, и определять его характеристики становится дорого и трудоёмко. Таким образом, планирование эксперимента и анализ Тагучи являются подходящими подходами для оптимизации входных и выходных параметров. В настоящей работе алюминиевый композиционный материал, полученный методом литья с перемешиванием, и его значение твердости по Бринеллю оптимизируются с помощью ANOVA и регрессионного анализа. Выбранный ортогональный массив L27 плана эксперимента, влияние отношения сигнала к шуму, график нормальной вероятности остатка, характеристики отклика и контурные диаграммы сведены в таблицу для различных составных выборок. Материалы и методы Алюминиевый сплав серии 5051 был выбран в качестве исходного материала благодаря высокой жесткости и отношению предела прочности к весу, высокой коррозионной стойкости, оптимальным тепловым свойствам и широкому использованию при разработке строительных материалов, в автомобильной и аэрокосмической промышленности. Красный шлам и зола скорлупы кокосовых орехов использовались в каче-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1