بررسی و مطالعه تأثیر ماهیت ذرات استحکام دهنده و پارامترهای فرآیند ساخت بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت‌های ذره ای بر پایه آلومینیم

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• مهدی کلانتر
• علیرضا مشرقی
• سید محمد یاسر سلیمانی

ایرانی

10.22067/ma.v21i2.10741

چکیده

در این تحقیق خواص و رفتار مکانیکی کامپوزیت‌های ذره ای زمینه فلزی بر پایه آلیاژ یوتکتیکی Si 12%Al- و ذرات تقویت کننده TiC Al2O3 و B4C ساخته شده به روش ریخته‌گری گردابی در شرایط مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. از پارامترهای مورد بررسی می توان به درصد ذرات استحکام دهنده، دمای ریختن مذاب، سرعت و زمان هم زدن مذاب و نوع همزن اشاره نمود. به دلیل سبک بودن و قابلیت اکسیداسیون ذرات بخصوص در مورد TiC و B4C اضافه کردن آنها به واسطه فویل های آلومینیومی انجام گرفته که توزیع بهتری را نشان می‌دهد و شدت اکسیداسیون کمتری حاصل می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که ریخته‌گری مذاب در بازۀ دمایی  C 750-700، سرعت هم زدن در بازۀ 750-700 دور بر دقیقه، استفاده از همزن با پره های توربینی و با زاویه 30 درجه نسبت به محور دوران، افزودن ذرات سرامیکی تقویت کننده با نرخ 2/1-275/0 گرم بر ثانیه و زمان همزدن حداکثر تا 6 دقیقه برای ذرات کاربیدی و حداکثر تا 17 دقیقه برای آلومینا، کامپوزیتی با توزیع یکنواخت تری از ذرات و با خواص مکانیکی بالاتر را داده بدون اینکه مشکلات مربوط به جذب گاز های محیطی و اکسیداسیون را به دنبال داشته باشد. مشاهدات میکروسکوپی و نتایج مربوط به خواص مکانیکی نشان می‌دهد که Al-Al2O3 و در درجه بعد Al-TiC قابلیت تر شوندگی و توزیع بالاتری در مذاب نسبت به Al-B4C دارند به طوری که افزایش تا کمتر از 25% برای آلومینا و کمتر از 18% برای کاربید تیتانیم و زیر 10% کاربید بور توزیع ذرات یکنواخت بوده و خواص مکانیکی افزایش می‌یابد. با وجود این کامپوزیت B4C %10 Al- بالاترین خواص مکانیکی را داده است.

---

عنوان مقاله [English]

Investigating the Influence of Type and Amount of Reinforcement Particles and Processing Parameters on the Micro Structure and Mechanical Properties of Aluminum Matrix Composites

نویسندگان [English]

• mehdi kalantari
• ali reza Mashreghi
• s. mohamad yaser Solimani

چکیده [English]

Al-12%Si metal matrix composites reinforced with 6-25 vol% of Al2O3, TiC and B4C reinforcement particles, were fabricated by stir casting. The microstructure, density, porosity, micro-hardness, tensile strength of composites were evaluated. Microstructure and mechanical properties characterization showed uniform reinforcement distribution and increasing of hardness and tensile strength of composites samples with increasing of Al2O3 (25 vol%), TiC (18 vol%) and B4C (10 vol%). For Al-5% Al2O3, various parameters of stir casting processing such as temperature of molten metal, rate and time of stirring, Type of agitator, were investigated. The results show that fabrication of composites in condition of 700- 750 rpm for agitator, 17 minutes of agitation for alumina and 6 min for carbides particlrs, using of zirconia- coated agitator with blades in angle of 30° in relation to rotation axis, adding of ceramic particles with speed of 0.375-1.2 gr/sec, temperature of casting of 700-750°C give the optimum reinforcement distribution, wetting and quantity of porosity.