رسول جعفري-Rasool Jafari

عنوان : توليد و مشخصه يابي كامپوزيت زمينه آلياژ آلومينيوم تقويت شده با الياف كوتاه كربني

TITLE : Synthesis and Characterization of Al Alloy Composite Reinforced with Short Carbon Fiber

چكيده

امروزه استفاده از كامپوزيت ها به دليل خواص مطلوب و ويژه آنها، در حال افزايش مي‌باشد. در اين ميان كامپوزيت هاي زمينه آلومينيومي تقويت شده با الياف كربن از جايگاه خاصي بر­خوردار است. آلومينيوم به دليل وزن كم و خواص ويژه بالا و الياف كربن به دليل استحكام كششي بالا و دانسيته بسيار پايين، مزاياي بالقوه زيادي در ساخت كامپوزيت­ها دارند. در اين پژوهش خواص مكانيكي و ريزساختاري كامپوزيت هاي زمينه آلومينيوم 2024 تقويت شده با الياف كوتاه كربن با قطر 7 ميكرون و نسبت ابعادي حدود 700 در حالت بدون پوشش و با پوشش نيكل –   فسفر بررسي شد. به منظور   جلوگيري از انجام واكنش هاي شيميايي مضر بين الياف كربن و آلياژ زمينه و نيز افزايش قابليت ترشوندگي الياف توسط مذاب، از فرايند پوشش كاري الكترولس نيكل –   فسفر استفاده گرديد. از روش ريخته گري گردابي   براي توزيع يكنواخت الياف كربن در زمينه آلياژ آلومينيومي استفاده شده، مذاب آلومينيوم و الياف كوتاه كربن پس از اختلاط به سرعت درون قالب فلزي پيشگرم شده ريخته گري شد. سپس تاثير ماده تقويت كننده با درصدهاي 0 ، 5/0، 75/0،1، 25/1 و پوشش­دهي به روش الكترولس بر خواص مكانيكي نمونه­ها بررسي گرديد. نتايج نشان داد كه با افزايش درصد الياف كربن استحكام كششي، خمشي و مقاومت به سايش نمونه­ها افزايش و ضريب اصطكاك آنها كاهش پيدا كرد. استحكام كششي و خمشي نمونه­ها از 115 و 178 مگاپاسگال براي نمونه غير كامپوزيتي به ترتيب به 228 و 455 مگاپاسگال براي نمونه­ي با 25/1% الياف كربني پوشش داده نشده و 257 و 539 مگاپاسگال براي نمونه­ي با 25/1% الياف كربني پوشش داده شده رسيد.

كلمات كليدي: كامپوريت، الياف كربن، آلومينيم، الكترولس، ريخته‌گري گردابي، خواص مكانيكي

Abstract

Nowadays use of composites is steadily increasing due to their special properties. Among the composites, aluminum alloys reinforced with carbon fibers are of great importance. This is due to low density of both aluminum and carbon fibers as well as the high tensile strength of the later. In the present study, mechanical and microstructural properties of 2024 aluminum matrix composites reinforced with uncoated and Ni-P coated short carbon fibers were studied. The short carbon fibers used had an average diameter of 7 micrometers and average aspect ratio of 700. Ni-P electroless coating   was applied in order to prevent adverse chemical reactions between the carbon fibers and the matrix alloy and also to increase the wettability of the short fibers by the melt. Stir casting method was employed for mixing the molten alloy and the short carbon fibers and for obtaining a uniform distribution of the reinforcements in the aluminum alloy matrix. Then the effect of reinforcement percentage (0, 0.5, 0.75, 1 and 1.25%) and the effect of electroless Ni-P coating on mechanical properties of the cast samples were examined. The results showed that increasing the carbon fiber percentage and using coated reinforcement resulted in increase in the tensile strength, flexural strength and wear resistance and decrease in the friction coefficient of the samples. Tensile and flexural strengths for monolithic samples in comparison to composite sample with 1.25% uncoated and coated carbon fibers were increased from 115 and178 MPa to 228 and 455 MPa and 257 and 539 MPa, respectively.

Keywords: Composite, Carbon Fiber, Aluminum, Electroless, Stir Cast, Mechanical properties