بررسي فصل مشترك كامپوزيت دوفلزي آلومينيم/چدن

Interface characterization of Al/cast iron composite

در اين مقاله فصل مشترك كامپوزيت ريختگي دوفلزي آلومينيمچدن خاكستري بررسي شده است. براي دستيابي به يك محصول دو فلزي مناسب و قابل قبول از دو فلز، بررسي مشخصات فصل مشترك آن‌ها ضروري به‌نظر مي‌رسد. ريخته‌گري به روش ثقلي انجام شده است. به اين منظور مذاب آلومينيم در دماهاي 700 و 750 درجه سلسيوس پيرامون مغزه‌هاي چدن خاكستري درون حفره‌هاي استوانه‌اي قالب با نسبت حجمي 3، 5 و 8 ريخته‌گري شد. مطالعات بعدي توسط ميكروسكوپي نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و طيف‌سنجي تفكيك انرژي (EDS) نشان از تشكيل لايه‌ي تركيب بين قلزي در فصل مشترك دو فلز داشت. اين لايه از تركيب بين فلزي Fe2Al5 تشكيل يافته است كه بر ناهمواري‌هاي روي سطح مغزه جامد چدن جوانه مي‌زند. بررسي‌هاي ريزساختاري نشان مي‌دهند كه افزايش دماي بارريزي و نسبت حجمي مذاب/جامد سبب تشكيل لايه‌هاي ضخيم‌‌تر و يكنواخت‌تر از تركيب بين‌فلزي مي‌شوند. ريز سختي فاز بين فلزي برابر 824 سختي ويكرز به‌دست آمد. پهناي لايه‌ي واكنش از 5 ميكرومتر براي نمونه‌ي ريخته شده در دماي 700 درجه سانتيگراد و نسبت حجمي 3 تا 20 ميكرومتر براي نمونه ريخته شد در دماي 750 درجه سلسيوس و نسبت حجمي 8 متفاوت بود. در اين تحقيق مكانيسمي براي رشد و جوانه‌زني اين فاز بين فلزي در فصل مشترك دوفلزي پيشنهاد شده است. همچنين نحوه حل شدن فاز زمينه چدن در آلومينيم مذاب و دربرگيري گرافيت موجود در چدن خاكستري در مذاب آلومينيم نشان داده شده است.

In this article, interface characteristics of aluminum and cast iron bimetal has been investigated. To reach an acceptable composite products, from two materials, interface characteristics needs to be investigated. Aluminum melt was poured, at 700 and 750 ̊C, around cylindrical cast iron bars having melt/solid volume ratios of 3, 5 and 8, respectively. Optical and SEM microscopic observations showed that a reaction layer may form at the interface. This layer is composed of Fe2Al5 intermetallic which forms initially at the rough surface of the insert after making contact with molten metal. Microstructural analysis showed the increasing of temperature and the Vm/Vs ratio leads to formation of a thicker and more uniform intermetallic layer. Microhardness of the Fe2Al5 was 824 HV and the thickness of interaction layer varied from 5μm, for the sample produced at 700 ̊C and 3 Vm/Vs, up to 20μm for the sample poured at 750 ̊C and 8 Vm/Vs. A mechanism is suggested for nucleation and growth of this intermetallic layer and also graphite engulfment of gray cast iron, by aluminum melt, at the interface of two metals.