مشخصه‌يابي فصل مشترك كامپوزيت دوفلزي آلومينيم - مس توليد شده به روش ريخته‌گري گريز از مركز

Interface characterization of aluminumcopper bimetal composite produced via centrifugal casting

هدف از اين تحقيق بررسي فصل مشترك كامپوزيت آلومينيم - مس حاصله از ريخته‌گري گريز از مركز مذاب آلومينيم درون بوش جامد مسي است. در اين تحقيق مقدار مشخصي مذاب آلومينيم خالص تجاري (100 گرم) درون بوش مسي پيش‌گرم شده تا دماي 150 درجه‌ي سانتي‌گراد و درحال چرخش با سرعت‌هاي دوران 700، 900، 1500 و 3000 دور بر دقيقه درون دستگاه ريخته‌گري گريز از مركز عمودي ريخته‌گري شد. به منظور بررسي فصل مشترك واكنشي از ميكروسكوپ نوري (OM) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مجهز به سيستم آناليز EDS استفاده و نيز سنجش ميكروسختي فازها انجام شد. افزايش سرعت چرخش با افزايش نيروي گريز از مركز موجب افزايش آهنگ سردكنندگي شده و به اين ترتيب شرايط را براي ظريف‌تر شدن ساختار و نازك‌تر شدن فصل مشترك واكنشي فراهم مي‌آورد. نتايج آناليز نقطه‌اي (EDS) نشان داد فازهاي شكل گرفته به ترتيب از سمت مس شامل: لايه‌هاي پيوسته‌ي AlCu2، AlCu، Al2Cu، رسوبات Al2Cu پراكنده در ساختار يوتكتيك غيرعادي و نهايتا ساختار يوتكتيك غيرعادي αAl/Al3Cu در مجاورت آلومينيم است.  نتايج تغييرات ميكروسختي، از فازهاي حاضر در فصل مشترك واكنشي، نيز گوياي روند كاهشي سختي در دو سمت آلومينيم و  مس و بروز حداكثر سختي در تركيبات بين فلزي بيشتر از 500 ويكرز، نزديك به رينگ مس جامد، است.

The aim of this research is to investigate interface evolution during centrifugal casting of AlCu bimetal composite. In this work, 100 grams aluminum melt was cast into a 150°C preheated Cu cylindrical bush rotating at 700, 900, 1500, and 3000 rotation per minute (rpm) inserted in a vertical centrifugal casting (VCC) machine. Obtained samples were studied using optical microscope (OM) and scanning electron microscopy (SEM) equipped with EDS system and also microhardness test on various available phases. Centrifugal force, due to the rotational speed, leads to increase in the cooling rate. Cooling rate increment not only causes thinning the interface but also with increasing nucleation sites leads to modify the resulted microstructure. EDS results showed that the achieved interface consisted of four discrete layers from the Cu side, including Cu2Al, AlCu, Al2Cu continuous layers, Al2Cu precipitates scattering in anomalous eutectic structures and finally αAl/Al3Cu anomalous eutectic structure near the Al side. Micro hardness measurements showed that hardness of various presented phases decreases in both Al and Cu side but have a maximum pick, more than 500 Vickers, near to Cu bush as a result of intermetallic compound formation.