ايجاد ريز ساختار هدفمند در آلياژ هيپويوتكتيك Al- 11wt.% Mg2Si با استفاده از روش ريخته گيري گريز از مركز

Microstructural Grading of Al-11wt.% Mg2Si Hypoeutectic Alloy by Centrifugal Casting

يكي از روشهاي ايجاد ناهمگني هدفمند در ريز ساختار مواد ، روش ريخته گري گريز از مركز است كه در آن نيروي گريز از مركز منجر به توزيع درجه بندي شده اي از فازهاي ريز ساختاري در حين ريخته گري و انجماد مي شود. بر اين اساس ، در اين تحقيق با آماده سازي مذاب هيپويوتكتيك با تركيب Al- 11wt.% Mg2Si و ريخته گري گريز از مركز آن ، استوانه هايي با شيب تركيبي و فازي در راستاي شعاعي ريخته گري شدند . با بررسي ريز ساختار استوانه هاي ريختگي در جهت شعاعي دو لايه متمايز ريز ساختاري به ترتيب با كسر حجمي بالاي دانه هاي α-Al در سطوح خارجي و درصد بالاي ريز ساختار يوتكتيكي Al/Mg2Si در سطوح داخلي قابل تشخيص بودند. در مرحله بعد ، نمونه هاي ريخته شده در دماي 530 درجه سانتيگراد به مدت 10 ساعت محلول سازي شده و پس از كوئيچ در آب ، به مدت 8 ساعت در 175 در جه سانتيگراد پير سازي شدند. بررسي ريز ساختار نمونه ها نشان مي دهد كه عمليات حرارتي باعث تبديل ذرات Al/Mg2Si لايه اي موجود در ساختار يوتكتيكي سطوح داخلي به ساختار ريز شبه يوتكتيكي نقطه اي مي شود. مكانيزم تشكيل چنين ساختار مركب يوتكتيكي موضوعي است كه در مقاله به آن پرداخته مي شود.

Centrifugal casting as a high capable technique has been frequently used for production of high performance castings. In two decades its capabilities has been progressed towards the production of cast components with functionally graded microstructures. A controlled attribution of the centripetal force in this technique can cause a desirable grading of the microstructures hence properties in different sections of the castings. In this research, functionally graded Al-11wt.%Mg2Si hypoeutectic alloy with graded distribution of α-Al phase was cast as a cylindrical specimen using the centrifugal casting. During the solidification, the initially formed α-Al grains due to the higher density in compared with the remained melt, were segregated in the centripetal force direction. The microstructural observations reveal two distinguished layers in radial direction of the cast cylinder: the outer layer with a higher volume fraction of α-Al grains and the inner one with the eutectic structure. To modify the cast structure hence mechanical properties, the cast sample was subjected under solution and ageing heat treatments. The microstructural observations of the heat treated sample shows no noticeable change in the cast graded microstructure; however the eutectic structure was distorted from laminar to a fine dot-like structure. This minor microstructural evolution is accompanied with an increase in hardness of different sections of the sample.