مشخصه‌يابي سيكل‌هاي حرارتي و مطالعه رفتار انبساط حرارتي كامپوزيت‌ آلياژ Al 4%Cu تقويت شده با ذرات SiC

Characterization of thermal cycles and investigation of thermal expansion behavior of the Al 4%Cu composite alloy reinforced by SiC particles

اگرچه در حال حاضر كامپوزيت Al/SiC موضوع تحقيق‌هاي زيادي است اما توجه كمتري به خواص فيزيكي و به‌ويژه پايداري ابعادي آن شده است. به‌همين دليل سعي بر آن شده است كه در اين پژوهش به بررسي خواص حرارتي فيزيكي اين كامپوزيت‌ها و مدل‌هاي ارائه شده براي اين خواص پرداخته شود. به اين منظور ابتدا آلياژ Al/4%Cu به روش آلياژسازي مكانيكي توليد شد و سپس كامپوزيت آلومينيوم با درصدهاي مختلف كاربيد سيليسيم (با اندازه ذرات متفاوت) به روش متالورژي پودر ساخته شد. با انجام آزمون حرارتي بر روي كامپوزيت‌هاي Al 4%Cu/SiC مشخص شد كه با افزايش كسر حجمي ذرات SiC تا 25 درصد، ضريب انبساط حرارتي كامپوزيت به‌صورت خطي كاهش يافته است كه اين امر حاكي از حضور ذرات سراميكي با ضريب انبساط حرارتي بسيار كم در كامپوزيت است و همچنين نتايج بيانگر اين بوده است كه با افزايش دما تا 500 درجه سانتي گراد ضريب انبساط حرارتي تا 6/20 براي كامپوزيت داراي 15 درصد ذرات تقويت كننده افزايش يافته ولي اين افزايش خطي نبوده است. آزمون‌هاي حرارتي به‌منظور بررسي تأثير اندازه ذرات تقويت كننده بر ضريب انبساط حرارتي كامپوزيت Al 4%Cu/SiC انجام گرفت. با توجه به آزمايش‌ها مشخص شد كه اندازه ذرات تقويت كننده تأثير محسوسي بر ضريب انبساط حرارتي كامپوزيت ندارد ولي به ميزان % 8/0 سبب كرنش حرارتي كامپوزيت‌ مي‌شود.

Although Al/SiC composite has attracted much attention of the researchers, no due attention has been paid so far to its physical properties particularly its dimensional stability. Therefore, the objective of this research is to investigate the thermal physical properties of these composites and the presented models of these properties. Initially, the Al/4%Cu alloy was prepared by mechanical alloying, and then the aluminum composite was synthesized with different percentages of silicon carbide (with different particle sizes). To characterize the composite hardness and density tests were performed. Thermal test on the Al 4%Cu/SiC composites revealed that with increase of volume fraction of SiC particles up to 25%, thermal expansion coefficient of the composite has decreased linearly, which indicates the presence of ceramic particles with very low thermal expansion coefficient in the composite. Also, these results reveal that with increase of temperature up to 500°C, thermal expansion coefficient has increased up to 20.6 for the composite with 15% of reinforcement particles, although this increase is not linear. In order to investigate the effect of the reinforcement particles size on thermal expansion coefficient of the Al 4%Cu/SiC composite thermal tests were performed which indicated that the reinforcement particles size has no conspicuous effect on thermal expansion coefficient of the composite but causes a thermal strain of 0.8% in the composite to some extent.