Please use this identifier to cite or link to this item: http://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11458
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorMd Abdul Maleque, Ph.Den_US
dc.contributor.advisorMohamed Abd Rahman, Ph.Den_US
dc.contributor.authorAlaythee, Mutlag Shafi Fuhaiden_US
dc.date.accessioned2023-07-12T02:40:31Z-
dc.date.available2023-07-12T02:40:31Z-
dc.date.issued2021-
dc.identifier.urihttp://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11458-
dc.description.abstractApplications of aluminum matrix composites (AMC) in automobile and aerospace industries have been increasing due to their attractive properties such as lightweight, high specific modulus, stiffness and good corrosion resistance. However, the cost is the key factor in making composite materials due to the higher cost of reinforcement materials. The reuse of industrial waste, which is otherwise dumped as landfills, can reduce the composite production costs and the pollution levels posed by landfills. Therefore, this research aims to use industrial waste and graphene oxide as reinforcement phase materials to develop new and cost-effective AMC materials. In this study, LM6 aluminum alloy was used as a matrix phase, and industrial waste material of marble waste (MW) and a distinct novel material of graphene oxide (GO) with 5 wt % of each reinforcement were used for composite development. The hybrid stir and squeeze casting method was used to develop the new composites with the use of optimum casting process parameters derived from the DoE (Taguchi coupled with ANOVA) technique, integrated with Statistical Process Control (SPC) Excel software. Mechanical testing of developed AMC such as tensile, impact and hardness were performed according to ASTM- E8/EM8-13, ASTM- E23-16b and ASTM-E18 standards, respectively. The microstructural and morphological analysis were done using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) techniques. Further, fractography analysis was performed on the tensile fractured surface of both composite materials using SEM equipped with JED-2300 Analysis Station Plus. Finally, a cost model for the composite fabrication process was developed and compared with fly ash and SiC-reinforced composite materials in order to draw valuable insights on the production cost of the new composites. From the evaluation of the DoE-ANOVA results, it was confirmed that stirring speed of 600 rpm, stirring time of 10 min, and melting temperature of 740 oC have had a significant influence on the response variables of LM6 composites. Mechanical test results showed that there was an increase of 16% in UTS for LM6+5%MW and 41.8% for LM6+5%GO as compared to LM6 aluminum alloy. For hardness property values, around 25.34% increase was witnessed in both composites equally compared to LM6 with the hardness value of 75.52, 94.66 and 94.68 (HRF) for LM6, LM6+5%MW and LM6+5%GO respectively. The enhanced mechanical properties were duly supported by the microstructures of both composites captured using OM, SEM, EDS and XRD. The degree of strengthening of LM6 aluminum alloy was determined by micrographs, chemical composition, particle size, and concentration of reinforcing phase materials. Subsequently, fractography analysis on tensile fractured composite samples showed no or minor cracks, thus observed that fracture was caused by matrix cracking, matrix cavitation, interface separation and rupture. The cost analysis demonstrated that the total reinforcement cost decreased by 44% due to the use of natural and industrial waste materials compared to fly ash and SiC reinforced composite materials. The current research reflected the concept of circular economy as applicable to the LM6 composites to maximize the usefulness of the waste materials. Therefore, the research concluded that MW and GO are prospective alternate candidates as reinforcements in the LM6 matrix phase to develop composites with enhanced mechanical properties suitable for automobile, aerospace and maritime industries.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2021en_US
dc.subject.lcshComposite materialsen_US
dc.subject.lcshAluminum-silicon alloys -- Compositionen_US
dc.titleCharacterization of marble waste and graphene oxide reinforced LM6 aluminum composites fabricated by stir squeeze casting processen_US
dc.typeDoctoral Thesisen_US
dc.description.identityt11100480380MutlagShafiFuhaidAlaytheeen_US
dc.description.identifierThesis : Characterization of marble waste and graphene oxide reinforced LM6 aluminium composites fabricated by stir squeeze casting process / by Mutlag Shafi Fuhaid Alaytheeen_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineeringen_US
dc.description.programmeDoctor of Philosophy in Engineeringen_US
dc.description.abstractarabicتتزايد تطبيقات مركبات مصفوفة الألومنيوم (AMC) في صناعات السيارات والطيران بسبب خصائصها الجذابة مثل الوزن الخفيف والمعامل النوعي العالي والصلابة والمقاومة الجيدة للتآكل. ومع ذلك ، فإن التكلفة هي العامل الرئيسي في صنع المواد المركبة بسبب ارتفاع تكلفة مواد التعزيز. يمكن أن تؤدي إعادة استخدام النفايات الصناعية ، التي يتم إلقاؤها كمدافن للقمامة ، إلى تقليل تكاليف الإنتاج المركبة ومستويات التلوث التي تشكلها مدافن النفايات. لذلك ، يهدف هذا البحث إلى استخدام النفايات الصناعية وأكسيد الجرافين كمواد مرحلة تقوية لتطوير مواد AMC جديدة وفعالة من حيث التكلفة. في هذه الدراسة ، تم استخدام سبائك الألومنيوم LM6 كمرحلة مصفوفة ، وتم استخدام مادة النفايات الصناعية من نفايات الرخام (MW) ومادة جديدة متميزة من أكسيد الجرافين (GO) مع 5٪ بالوزن من كل تقوية لتطوير المركب. تم استخدام طريقة الصب الهجين والضغط لتطوير المركبات الجديدة باستخدام معلمات عملية الصب المثلى المستمدة من تقنية DoE (Taguchi المقترنة بـ ANOVA) ، المدمجة مع برنامج Excel للتحكم في العمليات الإحصائية (SPC). تم إجراء الاختبارات الميكانيكية لـ AMC المطورة مثل الشد والتأثير والصلابة وفقًا لمعايير ASTM- E8/EM8-13 و ASTM- E23-16b و ASTM-E18 ، على التوالي. تم إجراء التحليل المجهري والمورفولوجي باستخدام تقنيات المجهر الضوئي (OM) والمسح المجهري الإلكتروني (SEM) والتحليل الطيفي المشتت للطاقة (EDS) وتقنيات حيود الأشعة السينية (XRD). علاوة على ذلك ، تم إجراء تحليل الكسور على السطح المكسور الشد لكلا المادتين المركبتين باستخدام SEM المجهز بمحطة تحليل JED-2300 Plus. أخيرًا ، تم تطوير نموذج تكلفة لعملية التصنيع المركب ومقارنته بنموذجين آخرين معززين مثل الرماد المتطاير والمواد المركبة SiC من أجل استخلاص رؤى قيمة حول تكلفة إنتاج المركبات الجديدة. من تقييم نتائج DoE-ANOVA ، تم التأكيد على أن سرعة التحريك البالغة 600 دورة في الدقيقة ، ووقت التحريك 10 دقائق ، ودرجة حرارة الانصهار البالغة 740 درجة مئوية كان لها تأثير كبير على متغيرات الاستجابة لمركبات LM6. أظهرت نتائج الاختبارات الميكانيكية أن هناك زيادة بنسبة 16٪ في UTS لـ LM6 + 5٪ MW و 41.8٪ لـ LM6 + 5٪ GO مقارنة بسبيكة الألومنيوم LM6. بالنسبة لقيم خصائص الصلابة ، لوحظ زيادة حوالي 25.34٪ في كلا المركبين بالتساوي مقارنة بـ LM6 بقيمة صلابة 75.52 و 94.66 و 94.68 (HRF)لكل من LM6 و LM6 + 5٪ MW و LM6 + 5٪ GO على التوالي. تم دعم الخواص الميكانيكية المحسّنة على النحو الواجب من خلال الهياكل الدقيقة لكلا المركبين اللذين تم التقاطهما باستخدام OM و SEM و EDS و XRD. لوحظ أن الصور المجهرية والتركيب الكيميائي وحجم الجسيمات وتركيز مواد مرحلة التعزيز تحدد درجة تقوية سبائك الألومنيوم LM6. بعد ذلك ، أظهر تحليل الكسور على عينات المركبة المكسورة الشد عدم وجود شروخ صغيرة أو شقوق طفيفة ، وبالتالي لوحظ أن الكسر كان ناتجًا عن تكسير المصفوفة ، وتجويف المصفوفة ، وفصل السطح البيني ، والتمزق. أظهر تحليل التكلفة أن التكلفة الإجمالية للتعزيزات انخفضت بنسبة 44٪ بسبب استخدام مواد النفايات الطبيعية والصناعية مقارنة بالرماد المتطاير والمواد المركبة المقواة بالكربيد. عكس البحث الحالي مفهوم الاقتصاد الدائري كما ينطبق على المركبات LM6 لتعظيم فائدة مواد النفايات. لذلك ، خلص البحث إلى أن MW و GO هما مرشحان بديلان محتملان كتعزيزات في مرحلة مصفوفة LM6 لتطوير مركبات ذات خواص ميكانيكية محسنة مناسبة للسيارات والطيران والصناعات البحرية.en_US
dc.description.callnumbert TA 418.9 C6 A324C 2021en_US
dc.description.notesThesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2021.en_US
dc.description.physicaldescriptionxviii, 176 leaves : colour illustrations ; 30cm.en_US
item.openairetypeDoctoral Thesis-
item.grantfulltextopen-
item.fulltextWith Fulltext-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:KOE Thesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
t11100480380MutlagShafiFuhaidAlaythee_24.pdf24 pages file1.02 MBAdobe PDFView/Open
t11100480380MutlagShafiFuhaidAlaythee_SEC.pdf
  Restricted Access
Full text secured file9.78 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy
Show simple item record

Google ScholarTM

Check


Items in this repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated. Please give due acknowledgement and credits to the original authors and IIUM where applicable. No items shall be used for commercialization purposes except with written consent from the author.