بررسي متغيرهاي اصلي ريخته گري گريز از مركز بر ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت آلومينيم- برنج

Experimental Study of Effective Parameters on Production and Mechanical Properties of Al brass Bimetal Composite

در اين تحقيق از روش ريخته‌گري گريز از مركز براي توليد كامپوزيت دوفلزي آلومينيم برنج استفاده شد. متغيرهاي مورد بررسي عبارتند از چهار دماي پيش‌گرم (100، 200، 300 و 400 درجه‌ي سانتي‌گراد)، سه دور متفاوت (800، 1600 و 2000 دور بر دقيقه) و دو نسبت حجمي (5/1 و 5/2) است. ميكروسكوپ نوري (OM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مجهز به طيف‌سنجي پراش پرتو ايكس (EDS) و آناليز پراش اشعه‌ي ايكس (XRD) براي مشاهده‌ي ريزساختار و شناسايي فازها مورد استفاده قرار گرفت. آزمايشات مكانيكي، بر اساس الگوي چالمرز، و بررسي سطح شكست روي تعدادي از نمونه ها انجام شد. نتايج نشان داد، فصل مشترك حاصله داراي سه ناحيه‌ي مجزا است. به ترتيب و از سمت برنج، منطقه‌ي 1 لايه‌ي نفوذي (Al3Cu5Zn4 Al3Cu3Zn)، منطقه‌ي 2 رسوبات Al3Cu توزيع شده در زمينه Al11Zn، و در نهايت منطقه‌ي 3 ساختار يوتكتيك غيرعادي (αAl/Al3Cu) شناسايي شد. نتايج آزمون فشار (تست چالمرز) نشان داد با افزايش ضخامت فصل مشترك، شكنندگي آن افزايش يافته و تنش كم‌تري را تا گسيختگي تحمل كند. سطح شكست فصل مشترك حاوي هر دو نوع شكست ترد و نرم است. به نظر مي رسد شكست ترد متعلق به رسوبات Al3Cu و شكست نرم ناشي از ساختار يوتكتيك غيرعادي αAl/Al3Cu است.

In this study, aluminum brass bimetal composite was produced by centrifugal casting process. Four preheat temperatures (100, 200, 300, and 400°C), three rotational speeds (800, 1600, and 2000 rotationperminute) and two volume ratios (1.5 and 2.5) are variables which have been investigated. Optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive Xray spectroscopy (EDS), and Xray diffraction analysis (XRD) were used for microstructure observations and phase characterization. Mechanical tests, based on Chalmers model, and fracture studies were performed on some specimens. According to the results, interface contains three discrete zones. Zone 1 includes diffusional layers (Al3Cu5Zn4 Al3Cu3Zn), zone 2 contains Al3Cu precipitates distributed in Al11Zn matrix, and at last zone 3 includes anomalous eutectic microstructure (αAl/Al3Cu). Pressure test results showed that brittleness is associated with interface thickening so that bond strength is weakened. Interface fracture surface contains two fracture modes, brittle and ductile. Brittle fracture seems to be related to Al3Cu precipitates and ductile fractures to αAl/Al3Cu anomalous eutectic microstructure.