توليد و مشخصه‌يابي كامپوزيت Al-Mn-Al2O3 توليد شده به روش درجا از طريق ريخته‌گري گردابي در سيستم Al-MnO2

Production and characterization of insitu AlMnAl2O3 composite produced in AlMnO2 system

در اين پژوهش، نمونه‌هاي كامپوزيتي AlMn+Al2O3+MnAl6 به روش ريخته‌گري گردابي با استفاده از مواد اوليه‌ي Al و MnO2 توليد شده و سپس ريزساختار و خواص مكانيكي آن مورد مطالعه قرار گرفته است. به اين منظور نمونه مخلوط پودري Al و MnO2 به نسبت وزني  در يك آسيا همگن سازي شده و به ميزان 1، 3، 4 و 7 درصد وزني به همراه 5 درصد وزني منيزيم به عنوان عامل افزايش ترشوندگي، به آلومينيوم مذاب در حال تلاطم در دماي 900 درجه  سلسيوس افزوده شدند و در نهايت ريخته‌گري در قالب فولادي پيشگرم شده انجام گرفت. آناليز حرارتي (DTA) روي مخلوط‌هاي پودري اوليه مورد نظر براي مطالعه واكنش آلومينوترميك و ديگر واكنش‌ها و يا تغييرات فازي احتمالي، آناليز XRD براي تعيين تركيب فازي، مشاهدات ميكروسكوپ الكتروني (SEM) و نوري به‌منظور بررسي ريزساختار و اندازه‌گيري خواص مكانيكي (سختي، استحكام و چقرمگي) نمونه‌هاي كامپوزيتي انجام گرفت. نتايج نشان مي‌دهد كه فاز‌هاي نهايي براي تمامي كامپوزيت‌ها، محلول جامد AlMn، آلومينا و تركيب بين فلزي MnAl6 است، اما با افزايش درصد وزني MnO2 ورودي به مذاب، مقدار تركيب بين فلزي MnAl6 در كامپوزيت افزايش مي‌يابد. همچنين يك مقدار بهينه از MnO2 وجود دارد كه در آن خواص مكانيكي چون سختي و استحكام و چقرمگي در حد مطلوبي ايجاد مي‌شود

In this research, the fabrication of in situ AlMnAl2O3 composite samples from different composition of AlMnO2 as starting materials have been made by stir casting method. For this purpose, a mixture of Al and MnO2 powders with weight ratio 1:7 was ballmilled. Then 1, 3, 4 and 7wt% of this mixture along with 5%wt Mg (to improve wettability) have been added to melted aluminum at 900 ° C . The disperstion of added materials in molten of Al was made by using graphite stirrer during 8 minutes. The molten of composite was casted into a preheated steel mold. Differential thermal analysis (DTA) was conducted on starting powder mixtures to study the aluminothermic reaction and the possible other reaction or phase changes. XRD analysis and scanning electron microscopy (SEM) were used to investigate the microstructure and phase composition of composite samples. The results show that the final phase composition for all composites is solid solution of AlMn, ceramic phase of alumina and MnAl6 intermetallic compound. The amount of MnAl6 and Al2O3 particles in composite samples were increased by adding higher quantity of MnO2 into molten of Al. Moreover there is an optimal amount of MnO2 in which haighest mechanical properties such as hardness, strength and toughness is obtained for composite samples.