استفاده از آناليز حرارتي و كوئنچ منقطع به منظور بررسي اثر متقابل بيسموت و استرنسيم بر مشخصه‌هاي تخلخل در آلياژ Al-7Si-0.4Mg

Using Thermal Analysis and Interrupted Quenching Technique to Examine Interactive Effect of Bi-Sr on Porosity Formation Characteristics in Al-7Si-0.4Mg Alloy

در اين تحقيق با استفاده از آناليز‌حرارتي منحنيِ سرد‌شدن و نيز كوئنچ منقطع، تاثير متقابل بيسموت و استرنسيم بر روي مشخصه‌هاي تخلخل در آلياژ مرسوم مورد استفاده در صنعت (Al-7Si-0.4Mg) مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس منحني‌ سرد‌شدنِ بدست آمده و رسم منحني‌هاي مشتق اول و مشتق دوم آن، فرآيند انجماد آلياژ مورد بررسي قرار گرفت. با محاسبه منحني كسر‌جامد، دماهايِ متناظر با تشكيل 20، 45 و 80 درصد كسر جامد براي آلياژهاي حاوي نسبت‌هاي مختلف Sr/Bi يعني 0/1، 0/34 و 0/46 به طور دقيق تعيين شد. سپس آلياژها در مقادير يكسان كسرِجامد به سرعت در دماهاي مشخص‌شده كوئنچ شدند. مشخصه‌هاي تخلخل شامل اندازه، مساحت و چگالي‌ با استفاده از ميكروسكوپ نوري مجهز به نرم‌افزار آناليزگر تصوير مورد اندازه‌گيري قرار گرفتند. نتايج نشان‌داد كه اندازه، مساحت و چگالي تخلخل‌ها متاثر از نسبت Sr/Bi و درصد كسرِ جامد است. با افزايش نسبت Sr/Bi از 0/1 به 0/46، مساحت و اندازه تخلخل‌ها به ترتيب به ميزان 75 و 141 درصد افزايش ‌يافت. كسرِ ‌جامدِ بحراني جوانه‌زني تخلخل‌ها و كسرِ‌جامدِ بحراني رشد تخلخل‌ها در حضور هم‌زمان بيسموت و استرنسيم در آلياژهاي فوق به ترتيب 70 و 80 درصد تعيين شد.

In this research, cooling curve thermal analysis and interrupted quenching technique were employed to examine interactive effect of Sr-Bi on porosity characteristics of the Al-7Si-0.4Mg alloy commonly used in industry. Based on obtained cooling curve profile and plotting the first and second derivative curves, solidification process of the alloy was studied. Solid fraction curves were calculated and corresponding exact temperatures for precipitation of 20, 45 and 80% solid for alloys with different Sr/Bi ratios, namely 0.1, 0.34 and 0.46 were determined. Subsequently, alloys were quenched rapidly at determined temperatures in the same solid fraction. Porosity characteristics consist of size, area and density were measured using an optical microscope equipped with image analyzer software. Results show that the size, area and density of porosity were affected by Sr/Bi ratio and solid fraction percentage. Area percentage and size of porosity increased by 75% and 141% respectively with increase of Sr/Bi ratio from 0.1 to 0.46. Critical solid fraction for the nucleation and growth of porosity in the alloys were determined at 70% and 80%respectively while Sr and Bi co-existed.