Investigation of Influences of the Nanofluid Surface Diffusion Treatment on the Impact Resistance of AZ31B Magnesium Alloy

This study investigates the surface structure of magnesium alloy's influence to improve impact resistance due to quenching performance in nanofluids. However, this material has a disadvantage in terms of toughness and impact resistance. Therefore, this study investigates the best combination of Carbon Nanotubes (CNT) and Nano silica to quench Magnesium Alloy, AZ31B. Validation of the empirical model was done by a series of repetitions and evaluations of the optimization of impact resistance of magnesium alloy from the response surface method. The objective of this research is to investigate the surface structure for diffused nano material, and response towards the toughness due to the quenching of magnesium alloy, AZ31B. Next is to optimize impact resistance of magnesium alloy, AZ31B with quenching into Nanofluid using Response surface. Finally validate the empirical model on optimization of impact resistance for magnesium alloy, AZ31B on Drop Impact Test. The Tensile Test was performed to characterize the different properties under two factors of heat treatment: the temperature and soaking time in 3 different mediums: distilled water only, distilled water mixed with 0.1% wt of CNT, and distilled water mixed with 0.1% wt of Nano silica. The selected temperatures were 260 and 350 CO, whereas the soaking time was 30 and 60 minutes. Other analyses include metallurgical observation and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) under FESEM to find the relationship between the surface and mechanical properties. The experiment was constructed based on the response surface method. The mixture of both CNT and Nano silica was sonicated for 15 minutes with 30 Hz of amplitude. The impact resistance was evaluated by performing a drop impact test under the acceleration of 9.81 ms-2 and 16.67 ms-2. respectively. Hardness test, metallurgical observation, and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) were the supporting factors to obtain the Empirical model. The tensile test results show that the specimens quenched in distilled water, CNT, and Nano silica solution, in each solution were the specimens under the factor variable mentioned earlier in terms of toughness from were 92.47%, 106.68%, and 59.39%, respectively. The quenching solution clearly shows that CNT scored 78.54 J, an increment of 106.68% from the controlled specimen, 38 J. For RSM, the empirical model constructed on the response of the Impact drop test, Vickers hardness Test, and EDS analysis to EDS analysis proves the presence of nanoparticles on the specimen’s surface and displays a similar trend related to the material composition and impact resistance analysis. An empirical model for impact resistance error range between 4 - 9 % from the experimentation. Thus, the mixture of CNT and Nano silica to form nanofluids proven to enhance the mechanical properties of magnesium alloy, AZ31B also increases the impact resistance. This method can be implemented for light structures, panels, or other applications that require energy damping. However, there are still a few recommendations that need to be studied in future work to improve the potential of quenching methods for magnesium alloy, AZ3 IB in nanofluids.

Kajian ini menyiasat struktur permukaan pengaruh aloi magnesium untuk meningkatkan Rintangan hentamanakibat prestasi pelindapkejutan dalam cecair nano. Walau bagaimanapun, bahan ini mempunyai kelemahan dalam penyerapan tenaga. Oleh itu, ia boleh diubah jika bahan ini mempunyai campuran bahan nano dalam struktumya. Penyelidikan ini akan menyiasat bagaimana aloi magnesium bertindak balas dengan campuran Bahan Nano dengan menggunakan Kaedah Quenching. Oleh itu, kajian ini menyiasat gabungan terbaik Karbon Nanotube (CNT) dan Nano silika untuk memadamkan Magnesium Aloi, AZ31B. Pengesahan model empirikal telah dilakukan dengan satu siri pengulangan dan penilaian pengoptimuman Rintangan hentamanaloi magnesium daripada kaedah permukaan tindak balas. Oleh itu, kajian ini menyiasat gabungan terbaik karbon tube nano (CNT) dan Nano silika untuk memadamkan Magnesium Aloi, AZ3IB. Pengesahan model empirikal telah dilakukan dengan satu siri pengulangan dan penilaian pengoptimuman Rintangan hentaman aloi magnesium daripada kaedah permukaan tindak balas. Objektif kajian ini adalah untuk mencirikan struktur permukaan untuk penyerapan tenaga, tindak balas akibat pelindapkejutan aloi magnesium, AZ31B. Seterusnya adalah untuk mengoptimumkan Rintangan hentaman aloi magnesium, AZ31B dengan pelindapkejutan ke dalam Bendalir Nano menggunakan permukaan Respons. Akhir sekali sahkan model empirikal mengenai pengoptimuman Rintangan hentamanuntuk aloi magnesium, AZ31B pada Ujian Kesan Jatuh. Ujian Tegangan dilakukan untuk mencirikan sifat yang berbeza di bawah dua faktor rawatan haba: suhu dan masa rendaman dalam 3 medium berbeza: air suling sahaja, campuran air suling dengan 0.1% berat CNT dan campuran air suling dengan 0.1% berat Nano, silika. Suhu yang dipilih ialah 260 dan 350 C°, manakala masa rendaman ialah 30 dan 60 minit. Analisis lain termasuk pemerhatian metalurgi dan Spektroskopi Penyebaran Tenaga (EDS) di bawah FESEM untuk mencari hubungan antara permukaan dan sifat mekanikal. Eksperimen telah dibina berdasarkan kaedah permukaan tindak balas. Campuran kedua-dua CNT dan Nano silika telah disonikasi selama 15 minit dengan amplitud 30 Hz. Rintangan hentaman dinilai dengan melakukan ujian hentaman jatuh di bawah pecutan 9.81 ms- 2 dan 16.67 ms-2, masing-masing. Keputusan ujian tegangan menunjukkan bahawa spesimen yang dipadamkan dalam air suling, CNT, dan larutan Nano silika, dalam setiap larutan adalah spesimen di bawah pembolehubah faktor yang dinyatakan sebelum ini dari segi Rintangan hentamanmasing-masing ialah 92.47%, 106.68%, dan 59.39%. Penyelesaian pelindapkejutan jelas menunjukkan bahawa CNT mendapat markah 78.54 J, peningkatan sebanyak 106.68% daripada spesimen terkawal, 38 J. Bagi RSM, model empirikal yang dibina berdasarkan tindak balas ujian jatuh Impak, Ujian kekerasan Vickers dan analisis EDS kepada analisis EDS membuktikan kehadiran nanopartikel pada permukaan spesimen dan memaparkan arah aliran yang sama berkaitan dengan komposisi bahan dan analisis penyerapan tenaga. Model empirikal untuk julat ralat Rintangan hentamanantara 4 - 9 % daripada eksperimen. Oleh itu, campuran CNT dan Nano silika untuk membentuk cecair nano terbukti meningkatkan sifat mekanikal aloi magnesium, AZ31B juga meningkatkan penyerapan tenaga. Kaedah ini boleh dilaksanakan untuk struktur ringan, panel atau aplikasi lain yang memerlukan redaman tenaga. Walau bagaimanapun, masih terdapat beberapa cadangan yang perlu dikaji dalam keija masa hadapan untuk meningkatkan potensi kaedah pelindapkejutan untuk aloi magnesium, AZ31B dalam cecair nano.