For Better Performance Please Use Chrome or Firefox Web Browser

سجاداميرخانلو- Sajjad Amirkhanlou

Grade: 
Graduated

عنوان : توليد و مشخصه يابي كامپوزيت نيمه جامد Al356-SiCp با تزريق پودرهاي كامپوزيتي حاوي SiCp در مذاب

TITLE : Fabrication and characterization of Al356/SiCp semi-solid composite produced by injection of SiCp containing composite powders

چکيده فارسي  

درچند دهه ي اخير توليد كامپوزيت هاي زمينه فلزي با خصوصيات ساختاري و مكانيكي بالا، همواره از زمينه هاي اصلي تحقيقات در زمينه مهندسي مواد به شمار رفته است. در اين پژوهش، كامپوزيت هاي Al356/SiCp با استفاده از فرايندهاي گردابي و نيمه?جامد و با تزريق ذرات تقويت?كننده به سه صورت پودر SiCp تنها و پودرهاي كامپوزيتي (Al-SiCp) و (Al-SiCp-Mg) حاصل از آسياب?كاري پودرهاي Al، SiCp و Mg توليد شدند. در ادامه تاثير فرايند ريخته?گري و نوع پودر تزريق?شده به مذاب بر خصوصيات ساختاري و مكانيكي كامپوزيت­هاي توليدي بررسي گرديد. خصوصيات ساختاري بررسي شده شامل تخلخل، درصد ذرات باقيمانده در مذاب، توزيع ذرات تقويت?كننده، پيوند بين زمينه و تقويت­كننده، ترشوندگي ذرات تقويت?كننده و شكل و اندازه?ي ساختار زمينه و تقويت?كننده و خواص مكانيكي بررسي شده شامل سختي و ريزسختي، سايش، كشش در دماي محيط و دماي بالا، ضربه و خمش سه نقطه?اي بود. نتايج بدست آمده نشان داد كه با اضافه كردن ذرات تقويت?كننده به صورت پودركامپوزيتي (Al-SiCp-Mg) در مقايسه با تزريق ذرات SiC تنها، تخلخل و اندازه?ي ذرات تقويت?كننده و دانه‌هاي ساختار زمينه كاهش، درصد پودر باقيمانده در مذاب افزايش و توزيع و ترشوندگي ذرات تقويت?كننده و پيوند بين زمينه- ذرات بهبود يافت. استفاده از فرايند ريخته?گري نيمه?جامد نسبت به فرايند گردابي نيز موجب كاهش تخلخل، افزايش مقدار ذرات SiC باقيمانده در مذاب، توزيع يكنواخت?تر ذرات SiC در زمينه و تغيير ساختار از دندريتي به غيردندريتي گرديد. استفاده?ي هم?زمان از مزاياي پودر كامپوزيتي (Al-SiCp-Mg) و فرايند نيمه?جامد منجر به كاهش تخلخل تا حدود 78 درصد و افزايش پودر باقيمانده در مذاب تا حدود 83 درصد گرديد. سختي و مقاومت به سايش كامپوزيت?ها وابسته به درصد ذرات تقويت?كننده باقيمانده درمذاب، درصدتخلخل و ريزساختار بود و در تمامي كامپوزيت?هاي توليدي نسبت به آلياژ تقويت نشده افزايش يافت. اين افزايش در كامپوزيت?هاي توليدي با پودر?هاي كامپوزيتي و به روش نيمه?جامد به دليل مشاركت بيشتر ذرات SiC در زمينه بيشتر بود. مدول الاستيك، استحكام تسليم، استحكام كشش نهايي و درصد ازدياد طول كامپوزيت?هاي توليدي با تزريق پودر?هاي كامپوزيتي نسبت به آلياژ زمينه و كامپوزيت?هاي توليدي با پودر SiCp تنها افزايش چشمگيري داشت و اين كامپوزيت?ها? بيش از 90 درصد استحكام خود را در دماي 300 درجه سانتي?گراد نسبت به دماي محيط حفظ كردند در حالي كه اين مقدار براي آلياژ 356 تقويت نشده حدود 70 درصد بود. اگر چه مقاومت به ضربه و استحكام خمشي تمامي كامپوزيت?هاي توليدي نسبت به آلياژ زمينه كاهش يافت اما اين كاهش در كامپوزيت?هاي توليدي با تزريق پودرهاي كامپوزيتي و يا فرايند نيمه?جامد كمتر بود. همچنين نحوه­ي ذوب ذرات كامپوزيتي تزريق شده و توزيع ذرات SiC در مذاب، با توجه به احتمال ممانعت پوسته­ي اكسيد آلومينيم روي ذرات كامپوزيتي از آزاد سازي تدريجي ذرات تقويت­كننده، مورد بحث قرار گرفت.

كلمات كليدي: كامپوزيت زمينه فلزي، Al356/SiCp، پودركامپوزيتي، ريخته?گري گردابي، كامپوكست، ريزساختار، خواص مكانيكي، استحكام كششي در دماي بالا

ABSTRACT 

In the present work Al356/SiCp composites were produced by stir casting and compocasting techniques. SiC particles were injected into the melt in three forms of SiCp powder or   (Al-SiCp) and (Al-SiCp-Mg) composite powders. The composite powders were produced by low energy ball milling of SiCp, Al and Mg powders. The effects of the type of the injected powder and the casting method on the porosity, microstructure, distribution and incorporation of the reinforcement particles as well as their macro- and micro-hardness, wear resistance, tensile properties in low and high temperatures, impact strength and three point bending strength were investigated. The results revealed that addition of SiCp particles in the form of composite powders and casting in semisolid state decreased the SiCpparticle size, porosity and grain size, enhanced the wettability between the molten matrix alloy and the reinforcements and improved the distribution of the reinforcement particles in the solidified matrix. Simultaneous utilization of the advantages of injection of (Al-SiCp-Mg) composite powder and semi solid processing reduced the porosity content of the cast composites by 78% and increased their incorporated reinforcement by about 83%. As a result, macro- and micro-hardness and tensile properties of the composites were also increased. Elastic modulus, yield strength, ultimate tensile strength and elongation of the composites produced by injection of composite powders was significantly improved compared with the matrix alloy or the composite produced by injection of untreated SiCp. While the un-reinforced alloy kept less than 70% of its strength at 300?C, the composites samples kept more than 90% of their strength at this temperature. The impact energy and bending strength of all composite samples were reduced compared to those of the matrix alloy but the reduction was less significant for the composites manufactured by injection of composite powders or treatment in semi-solid temperature range. Furthermore, different possibilities for melting of the injected particles of the composite powders and distribution of SiCin the melt were envisaged and the consequences were discussed considering the possibility of the oxide film on the particles hindering the distribution of t ...

تحت نظارت وف ایرانی