Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Maleki,Behzad Niroumand
علی مالکی (استاد راهنما) بهزاد نیرومند (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad hossein Babaee
محمدحسین بابائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Fabrication and characterization of an aluminum/aluminum-copper macrocomposite bimetal by compound squeeze casting process
In this study, an aluminum-aluminum macrocomposite bimetal (Al-4.5wt.%Cu/C.P. aluminum) was successfully fabricated and characterized by compound squeeze casting process. The effects of three process variables, i.e. surface patterning of the solid insert (squeeze cast Al-4.5wt.%Cu alloy), intensity of the applied pressure and pouring temperature of C.P. aluminum on the microstructure and mechanical properties of the interface region were investigated by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) as well as tensile, shear and microhardness tests. Microstructural and EDS analyses showed an evident transition zone across the interface of the bimetals when a special concentric groove pattern was machined on the top surface of the squeeze cast Al-4.5wt.%Cu inserts. Simulation results showed that the machined grooves resulted in formation of large stress gradient fields along the interface region of the bimetals which is believed to result in rapture of the oxide layer facilitating the formation of a transition zone between the bimetal parts. Average thickness of the transition zone of the bimetals produced after surface patterning of the inserts under applied pressures of 70 and 50 MPa, were 375 and 385 ?m, and the average tensile strength of these bimetals were about 54 and 52 MPa, respectively. The process presented in this study is a low cost and promising approach for fabrication of macrocomposite bimetals without resort to any prior chemical treatments of the insert.
در این پژوهش ساخت و مشخصه یابی ماکروکامپوزیت دوفلزی Al/Al-4.5wt.%Cu به روش ریخته گری کوبشی مرکب با موفقیت انجام شد و تاثیر پارامترهای مستقل فرایند نظیر شرایط اولیه سطح آلیاژ بستر (Al-4.5wt.%Cu)، میزان فشار خارجی و دمای بارریزی مذاب آلومینیوم خالص بر ریزساختار ناحیه فصل مشترک و خواص مکانیکی قطعات دوفلزی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین انتقال حرارت، انجماد و نحوه توزیع تنش های حرارتی و مکانیکی در امتداد ناحیه فصل مشترک قطعات دوفلزی با استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی انسیس و پروکست مدلسازی شد. مطالعات ریزساختاری نشان داد که ضخامت متوسط ناحیه انتقالی تشکیل شده در امتداد ناحیه فصل مشترک قطعه دوفلزی ساخته شده در فشار خارجی 70 مگاپاسکال و بدون الگوی ماشین کاری سطحی بسیار ناچیز بود. یک ناحیه انتقالی واضح در امتداد ناحیه فصل مشترک قطعات دوفلزی دارای الگوی ماشین کاری بر سطح آلیاژ بستر مشاهده شد. بر اساس نتایج شبیه سازی، به نظر می رسد که اعمال الگوی مشخص ماشین کاری بر سطح آلیاژ بستر منجر به ایجاد مناطق موضعی تمرکز حرارت، میدان های تنشی موضعی بزرگ حرارتی و مکانیکی در امتداد ناحیه فصل مشترک و در نتیجه شکست لایه دیرگداز پیوسته اکسید آلومینیوم در حین فرایند می شود. این مسئله منجر به انتقال حرارت و جرم موثرتر و شکل گیری نواحی انتقالی در امتداد ناحیه فصل مشترک میان اجزاء فلزی خواهد شد. ضخامت متوسط ناحیه انتقالی در امتداد ناحیه فصل مشترک قطعات دوفلزی که با ایجاد الگوی ماشین کاری سطحی در فشار خارجی 50 و 70 مگاپاسکال ساخته شده بودند حدود 380 میکرومتر و استحکام کششی متوسط آنها حدود 53 مگاپاسکال اندازه گیری شد. در قطعه دوفلزی دارای الگوی ماشین کاری سطحی ساخته شده در فشار خارجی 25 مگاپاسکال، عدم اعمال فشار کافی در طول فرایند ساخت منجر به شکل گیری عیوب و ناپیوستگی های موضعی در امتداد ناحیه فصل مشترک شد. این مسئله موجب کاهش ضخامت متوسط ناحیه انتقالی میان اجزاء به 260 میکرومتر و کاهش قابل توجه خواص مکانیکی نسبت به قطعات دوفلزی ساخته شده در فشارهای خارجی 50 و 70 مگاپاسکال شد. مقایسه خواص مکانیکی ناحیه فصل مشترک قطعات دوفلزی ساخته شده در این پژوهش نشان داد که اعمال الگوی مشخص ماشین کاری بر سطح آلیاژ بستر، اعمال حداقل 50 مگاپاسکال فشار خارجی حین انجماد و دمای بارریزی 750 درجه سانتی گراد برای مذاب آلومینیوم خالص، شرایط بهینه شده فرایندی برای ساخت قطعات ماکروکامپوزیت دوفلزی آلومینیوم-آلومینیوم از طریق فرایند ریخته گری کوبشی مرکب می باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی