بررسي و مطالعه تاثير ماهيت ذرات استحكام دهنده و پارامترهاي فرآيند ساخت بر ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت‌هاي ذره اي بر پايه آلومينيم

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

در اين تحقيق خواص و رفتار مكانيكي كامپوزيت‌هاي ذره اي زمينه فلزي بر پايه آلياژ يوتكتيكي Si 12%Al- و ذرات تقويت كننده TiC Al2O3 و B4C ساخته شده به روش ريخته‌گري گردابي در شرايط مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. از پارامترهاي مورد بررسي مي توان به درصد ذرات استحكام دهنده، دماي ريختن مذاب، سرعت و زمان هم زدن مذاب و نوع همزن اشاره نمود. به دليل سبك بودن و قابليت اكسيداسيون ذرات بخصوص در مورد TiC و B4C اضافه كردن آنها به واسطه فويل هاي آلومينيومي انجام گرفته كه توزيع بهتري را نشان مي‌دهد و شدت اكسيداسيون كمتري حاصل مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه ريخته‌گري مذاب در بازه دمايي ? C 750-700، سرعت هم زدن در بازه 750-700 دور بر دقيقه، استفاده از همزن با پره هاي توربيني و با زاويه 30 درجه نسبت به محور دوران، افزودن ذرات سراميكي تقويت كننده با نرخ 2/1-275/0 گرم بر ثانيه و زمان همزدن حداكثر تا 6 دقيقه براي ذرات كاربيدي و حداكثر تا 17 دقيقه براي آلومينا، كامپوزيتي با توزيع يكنواخت تري از ذرات و با خواص مكانيكي بالاتر را داده بدون اينكه مشكلات مربوط به جذب گاز هاي محيطي و اكسيداسيون را به دنبال داشته باشد. مشاهدات ميكروسكوپي و نتايج مربوط به خواص مكانيكي نشان مي‌دهد كه Al-Al2O3 و در درجه بعد Al-TiC قابليت تر شوندگي و توزيع بالاتري در مذاب نسبت به Al-B4C دارند به طوري كه افزايش تا كمتر از 25% براي آلومينا و كمتر از 18% براي كاربيد تيتانيم و زير 10% كاربيد بور توزيع ذرات يكنواخت بوده و خواص مكانيكي افزايش مي‌يابد. با وجود اين كامپوزيت B4C %10 Al- بالاترين خواص مكانيكي را داده است.

Al-12%Si metal matrix composites reinforced with 6-25 vol% of Al203, 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 Al203 (<25 vol%), TiC (<18 vol%) and B4C (<10 vol%). For Al-5% Al203, 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.