Ali Maleki-علی مالکی
چکيده فارسي :
كامپوزيت هاي زمينه فلزي دسته¬اي از مواد پيشرفته مهندسي هستند كه بدليل خواص منحصر به فردشان، كاربردهاي مختلفي در صنايع مختلف پيدا كرده اند. اين مواد از يك زمينه فلزي و يك فاز تقويت كننده معمولاً سراميكي تشكيل مي¬شوند. از بين فلزات متداول، آلومينيم و آلياژهاي آن بيشترين كاربرد را بعنوان زمينه كامپوزيت¬ها پيدا كرده¬اند و امروزه كامپوزيت¬هاي زمينه آلومينيم حاوي تقويت كننده¬هاي مختلف توليد مي¬شوند. در اين پژوهش يك نوع كامپوزيت آلومينيم- آلوميناي ذره¬اي درجا در حالت مذاب، به روش تزريق پودر فعال توسعه داده شد. به اين منظور ابتدا مخلوطي از پودر آلومينيم و اكسيد روي در آسياب گلوله¬اي پرانرژي فعال و سپس با هدف انجام واكنش آلومينوترمي توليد تقويت كننده درجا به مذاب تزريق ¬شد. براي فعال كردن، مخلوط پودري آلومينيم و اكسيد روي به مدت زمان¬هاي مختلف فعال و با پراش پرتو ايكس بررسي شد. نتايج نشان داد كه در شرايط فعال سازي اعمال شده در زمان¬هاي طولاني¬تر از 60 دقيقه واكنش در محفظه آسياب آغاز گرديد. آناليز حرارتي پودر فعال شده و فعال نشده نشان داد كه دماي شروع واكنش از حدود 1008 درجه سانتيگراد براي پودر فعال نشده به حدود 563 درجه سانتيگراد براي پودر فعال شده به مدت 60 دقيقه كاهش يافت. با استفاده از نمودار¬هاي آناليز حرارتي، معادلات حاكم حل و مكانيزم واكنش و انرژي اكتيواسيون آن تعيين شد. مكانيزم انجام واكنش از نوع كنترل شونده از طريق مرز فازي بود و انرژي اكتيواسيون آن با فعال سازي به مدت 60 دقيقه بيش از 7 برابر كاهش يافت. همچنين نسبت آلومينيم به اكسيد روي نيز در فرايند فعال سازي بررسي و مخلوط اكسيد روي- 40% آلومينيم بهينه تشخيص داده شد. پس از تزريق پودر فعال به عمق مذاب، دوغاب كامپوزيتي حاصل تحت فشار در يك سيستم ريخته¬گري كوبشي منجمد شد. ريزساختار نمونه¬هاي كامپوزيتي ريختگي به صورت كيفي و كمي ارزيابي و مشاهده گرديد ذرات آلومينا در اثر واكنش درجا در زمينه پراكنده شده¬اند. مكانيزم غالب توزيع ذرات در زمينه بصورت تجمع در بين بازوهاي دندريتي، يعني به دام افتادن بود. همچنين نتايج نشان داد كه متوسط اندازه ذرات تقويت كننده با افزايش دماي مذاب و افزايش مقدار آلومينيم در پودر فعال كاهش يافته است، اما ضريب شكل تغيير محسوسي نكرد. به طور ميانگين بيشتر از 75% ذرات تقويت كننده ابعادي كمتر از ?m 1/0 داشتند. اين مشاهدات بر اساس تغيير سرعت واكنش و فاصله ميانگين ذرات اكسيد روي در پودر فعال تزريق شده توجيه شد. افزايش مقدار پودر فعال اضافه شده به مذاب تغيير قابل توجهي در اندازه و ضريب شكل ذرات تقويت كننده ايجاد نكرد. خواص مكانيكي نمونه¬هاي كامپوزيتي با نمونه غير كامپوزيتي متناظر آن مقايسه و نتايج نشان داد براي تمامي شرايط استحكام فشاري و كششي و سختي نمونه كامپوزيتي افزايش و درصد افزايش طول كاهش يافت.
