Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Niroumand
بهزاد نيرومند (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sajjad Amirkhanlou
سجاد اميرخانلو

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Fabrication and characterization of Al356/SiCp semi-solid composite produced by injection of SiCp containing composite powders
In the present work Al356/SiC p composites were produced by stir casting and compocasting techniques. SiC particles were injected into the melt in three forms of SiC p powder or (Al-SiC p ) and (Al-SiC p -Mg) composite powders. The composite powders were produced by low energy ball milling of SiC p , Al and Mg powders. The effects of the type of the injected powder and the casting method on the porosity, microstructure, distribution and incorporation of the reinforcement particles as well as their macro- and micro-hardness, wear resistance, tensile properties in low and high temperatures, impact strength and three point bending strength were investigated. The results revealed that addition of SiC p particles in the form of composite powders and casting in semisolid state decreased the SiC p particle size, porosity and grain size, enhanced the wettability between the molten matrix alloy and the reinforcements and improved the distribution of the reinforcement particles in the solidified matrix. Simultaneous utilization of the advantages of injection of (Al-SiC p -Mg) composite powder and semi solid processing reduced the porosity content of the cast composites by 78% and increased their incorporated reinforcement by about 83%. As a result, macro- and micro-hardness and tensile properties of the composites were also increased. Elastic modulus, yield strength, ultimate tensile strength and elongation of the composites produced by injection of composite powders was significantly improved compared with the matrix alloy or the composite produced by injection of untreated SiC p . While the un-reinforced alloy kept less than 70% of its strength at 300?C, the composites samples kept more than 90% of their strength at this temperature. The impact energy and bending strength of all composite samples were reduced compared to those of the matrix alloy but the reduction was less significant for the composites manufactured by injection of composite powders or treatment in semi-solid temperature range. Furthermore, different possibilities for melting of the injected particles of the composite powders and distribution of SiC p in the melt were envisaged and the consequences were discussed considering the possibility of the oxide film on the particles hindering the distribution of the reinforcements.
درچند دهه?ي اخير توليد کامپوزيت?هاي زمينه فلزي با خصوصيات ساختاري و مکانيکي بالا، همواره از زمينه?هاي اصلي تحقيقات در زمينه مهندسي مواد به شمار رفته است. در اين پژوهش، کامپوزيت?هاي Al356/SiC p با استفاده از فرايندهاي گردابي و نيمه?جامد و با تزريق ذرات تقويت?کننده به سه صورت پودر SiC p تنها و پودرهاي کامپوزيتي ( Al-SiC p ) و (Al-SiC p -Mg) حاصل از آسياب?کاري پودرهاي Al، SiC p و Mg توليد شدند. در ادامه تاثير فرايند ريخته?گري و نوع پودر تزريق?شده به مذاب بر خصوصيات ساختاري و مکانيکي کامپوزيت هاي توليدي بررسي گرديد. خصوصيات ساختاري بررسي شده شامل تخلخل، درصد ذرات باقيمانده در مذاب، توزيع ذرات تقويت?کننده، پيوند بين زمينه و تقويت کننده، ترشوندگي ذرات تقويت?کننده و شکل و اندازه?ي ساختار زمينه و تقويت?کننده و خواص مکانيکي بررسي شده شامل سختي و ريزسختي، سايش، کشش در دماي محيط و دماي بالا، ضربه و خمش سه نقطه?اي بود. نتايج بدست آمده نشان داد که با اضافه کردن ذرات تقويت?کننده به صورت پودرکامپوزيتي (Al-SiC p -Mg) در مقايسه با تزريق ذرات SiC تنها، تخلخل و اندازه?ي ذرات تقويت?کننده و دانه‌هاي ساختار زمينه کاهش، درصد پودر باقيمانده در مذاب افزايش و توزيع و ترشوندگي ذرات تقويت?کننده و پيوند بين زمينه- ذرات بهبود يافت. استفاده از فرايند ريخته?گري نيمه?جامد نسبت به فرايند گردابي نيز موجب کاهش تخلخل، افزايش مقدار ذرات SiC باقيمانده در مذاب، توزيع يکنواخت?تر ذرات SiC در زمينه و تغيير ساختار از دندريتي به غيردندريتي گرديد. استفاده?ي هم?زمان از مزاياي پودر کامپوزيتي (Al-SiC p -Mg) و فرايند نيمه?جامد منجر به کاهش تخلخل تا حدود 78 درصد و افزايش پودر باقيمانده در مذاب تا حدود 83 درصد گرديد. سختي و مقاومت به سايش کامپوزيت?ها وابسته به درصد ذرات تقويت?کننده باقيمانده درمذاب، درصدتخلخل و ريزساختار بود و در تمامي کامپوزيت?هاي توليدي نسبت به آلياژ تقويت نشده افزايش يافت. اين افزايش در کامپوزيت?هاي توليدي با پودر?هاي کامپوزيتي و به روش نيمه?جامد به دليل مشارکت بيشتر ذرات SiC در زمينه بيشتر بود. مدول الاستيک، استحکام تسليم، استحکام کشش نهايي و درصد ازدياد طول کامپوزيت?هاي توليدي با تزريق پودر?هاي کامپوزيتي نسبت به آلياژ زمينه و کامپوزيت?هاي توليدي با پودر SiC p تنها افزايش چشمگيري داشت و اين کامپوزيت?ها ? بيش از 90 درصد استحکام خود را در دماي 300 درجه سانتي?گراد نسبت به دماي محيط حفظ کردند در حالي که اين مقدار براي آلياژ 356 تقويت نشده حدود 70 درصد بود. اگر چه مقاومت به ضربه و استحکام خمشي تمامي کامپوزيت?هاي توليدي نسبت به آلياژ زمينه کاهش يافت اما اين کاهش در کامپوزيت?هاي توليدي با تزريق پودرهاي کامپوزيتي و يا فرايند نيمه?جامد کمتر بود. همچنين نحوه ي ذوب ذرات کامپوزيتي تزريق شده و توزيع ذرات SiC در مذاب، با توجه به احتمال ممانعت پوسته ي اکسيد آلومينيم روي ذرات کامپوزيتي از آزاد سازي تدريجي ذرات تقويت کننده، مورد بحث قرار گرفت. کلمات کليدي: کامپوزيت زمينه فلزي، Al356/SiC p ، پودرکامپوزيتي، ريخته?گري گردابي، کامپوکست، ريزساختار، خواص مکانيکي، استحکام کششي در دماي بالا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی