فرشید مارانی- Farshid Marani

Project title: Semi-solid casting of Zamak 3 alloy using serpentine channel and characterization of its microstructural and mechanical properties

عنوان پروژه: ریخته­ گری نیمه­ جامد آلیاژ زاماک 3 با استفاده از قالب مارپیچ و مشخصه­ یابی ساختاری و مکانیکی آن

Project abstract: Semi-solid metal casting was first studied by Spencer and his colleagues at MIT in 1971. The most important characteristics in a semi-solid casting process is the change of primary solid particles morphology from dendritic to non-dendritic. Such defects as hot tearing, interdendritic porosity, macro-segregation and structural anisotropy in dendritic solidification have led to undesirability of dendritic structure in critical components. Therefore, change of dendritic morphology to a non-dendritic one (spherical or near spherical) would result in production of more homogeneous structures and better mechanical properties. Serpentine channel process is among the newest techniques in semisolid metal casting where self-stirring of the melt along with copious nucleation in a spiral channel change the morphology from dendritic to non-dendritic. Diameter and number of curves, casting temperature, channel material and length of vertical section are among the important parameters in this method. From the literature, it appears that the method has only been used on aluminum alloys and a need to examine its effect on other alloys such as zinc alloys is felt. The purpose of the present study is to semi-solid cast Zamak 3 alloy using serpentine channel technique and characterize its structural and mechanical properties and mechanisms involved in evolution of non dendritic microstructure.

خلاصه پروژه: ریخته­ گری فلزها و آلیاژها در حالت نیمه‌جامد برای اولین بار در سال 1971 توسط اسپنسر  و همکارانش در MIT مطالعه شد. مهمترین مشخصه‌­ی فرایند ریخته­ گری در حالت نیمه جامد، تغییر ریخت (مورفولوژی) ذرات جامد اولیه از حالت دندریتی در انجماد معمول به­ حالت غیردندریتی می‌باشد. ایجاد عیوبی چون پارگی گرم، تخلخل‌های بین‌دندریتی، جدایش ماکروسکوپی و ساختارهای ناهمسانگرد در انجماد دندریتی باعث عدم مطلوبیت انجماد دندریتی در قطعات با حساسیت بالا می­ شود. از این­ رو، تبدیل ریخت دندریتی به‌ غیردندریتی (کروی یا شبه کروی) تولید قطعاتی با ساختار همگن­ تر و خواص مکانیکی بالاتر را در پی دارد. ریخته‌گری نیمه‌جامد از دو روش کلی  جهت کنترل ریز‌ساختار ناشی از انجماد استفاده می‌کند که یکی از طریق اعمال جابجایی اجباری در مذاب و دیگری با ایجاد شرایط جوانه‌زنی شدید در حین انجماد می‌باشد. روش­ کانال مارپیچ از جمله روش­های نو در فرآوری نیمه جامد مواد فلزی است. اساس این روش خود همزدنی آلیاژ مذاب به همراه جوانه­ زنی شدید در یک قالب مارپیچ جهت تغییر ریخت دندریتی به غیر دندریتی می‌باشد. قطر و تعداد پیچ­ها، دمای ریختگی، جنس کانال و طول مقطع عمودی از جمله پارامترهای مهم در این روش است. بر‌اساس بررسی­ های انجام شده، این روش فقط بر روی آلیاژهای آلومینیوم استفاده شده و نیاز به بررسی اثر آن بر دیگر آلیاژها از جمله آلیاژهای روی حس می­شود. هدف از تحقیق پیش‌­رو ریخته­ گری نیمه­ جامد آلیاژ زاماک 3 با استفاده از قالب مارپیچ و مشخصه­ یابی ساختاری و مکانیکی آن جهت شناخت پارامترها و مکانیزم­ های موثر بر تبدیل ریزساختار دندریتی به غیردندریتی و بهبود خواص مکانیکی این آلیاژ است.

Supervisors: Dr. Behzad Niroumand

استاد راهنما: دکتر بهزاد نیرومند