Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Panepour,Gholamreza Aryanpour,Mahmood Meratian isfahani
مسعود پنجه پور (استاد مشاور) غلامرضا آریانپور (استاد راهنما) محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Bahman Eghtedari
بهمن اقتداری

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Fabrication of magnesium matrix composites by pressure infiltration casting to ceramic preform
In recent years magnesium matrix composites, due to their low density and high specific strength are used extensively in automobile and space industry. One of the advanced routes for manufacturing the magnesium-matrix composites is infiltration casting into ceramic foams. In this research, magnesium-matrix composite AZ91-Al 2 O 3 production has been investigated. Therefore, AZ91 alloy molten is prepared by usage of torch furnace under protection of MAGREX flux, then, poured in preheated mould at 250°C with preheated alumina foam at 800°C. For investigating the casting temperature on the microstructure and mechanical properties, melting temperature was set at 700-790°C, and then, pressures at 50, 75 and 100 MPa in 1 minute applied until solidification was completed. For comparison, similar experiments were done without applying pressure. The results showed that solidification under pressure reduced porosity noticeably in comparison with gravity casting to 60%. By addition the ceramic reinforcement to the base alloy, mechanical strength reduced due to formation of MgAl 2 O 4 spinel phase at interface and formation of residual compression stresses because of thermal mismatch between matrix and reinforcement. When experimental temperature is increased (300°C), due to enlarging of grain size and alloy flowing, the strength of base alloy decreased to 20% of strength at room temperature. Although, the ductility is not increased sharply (23%). Also, because of relaxation of residual stresses, composite strength is not decreased noticeably in relation with room temperature strength. The mechanical strength and ductility of the samples are increased by rising of applied pressure to (0-100 MPa) due to decrease grain size and better strength interface of alumina and alloy. When pouring temperature is increased, strength of alloy and composite and ductility increase (ca. 17%). Additionally, wear rate due of composite decreased in comparison to base alloy declined markedly (about 53%). This may be due to higher intrinsic alumina strength. Also, by applying pressure on molten metal during solidification, wear rate is noticeably lesser than similar gravity sample due to decreasing the grain size and markedly declining the porosity. The dominant mechanism for base alloy is adhesive wear and for composite is abrasive wear and delamination. Keywords Composite, Magnesium, Alumina, Infiltration casting, Spinel phase, Wear.
در سال های اخیر کامپوزیت های زمینه منیزیمی بدلیل دارا بودن چگالی کم و استحکام ویژه بالا کاربرد گسترده ای در صنایع اتومبیل و هوافضا پیدا کرده اند. یکی از روش های جدید برای ساخت مواد کامپوزیتی زمینه منیزیمی روش نفوذدهی مذاب به درون فوم های سرامیکی می باشد. در این تحقیق، تولید کامپوزیت زمینه منیزیمی AZ91- Al 2 O 3 با روش ریخته گری نفوذی فشاری مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور مذاب آلیاژ AZ91 تحت محافظت پوشش فلاکس MAGREX و با استفاده از کوره شعله ای آماده شد و سپس درون قالب پیش گرم شده در دمای ?C 250 و حاوی فوم آلومینایی پیش گرم شده در رنج دمایی ?C 800- 750 ریخته گری شد. به منظور بررسی دمای فوق ذوبِ مذاب بر ریزساختار و خواص مکانیکی دمای مذاب ? C 790- 700 در نظر گرفته شد. سپس با استفاده از پرس، فشارهای MPa 50، 75 و 100 و به مدت 1 دقیقه روی مذاب اعمال شد تا انجماد کامل شود. آزمایشات مشابهی نیز بدون اعمال فشار بر مذاب، به منظور مقایسه در هر یک از حالتها انجام شد. نتایج نشان داد که انجماد تحت فشار درصد تخلخل را به میزان % 60 نسبت به ریخته گری ثقلی (تحت بار MPa 0) کاهش داد. با نفوذ دادن مذاب به فوم سرامیکی استحکام فشاری کامپوزیت نسبت به آلیاژ زمینه کاهش یافت که علت این امر تشکیل فاز MgAl 2 O 4 غیر یکنواخت و ناهمگن در فصل مشترک (ناشی از واکنش مذاب و آلومینا) و تنش های حرارتی پس ماند فشاری در فصل مشترک (به علت تفاوت ضرایب انبساط حرارتی آلیاژ زمینه و تقویت کننده ی سرامیکی) تشخیص داده شد. با افزایش دمای آزمون فشار (?C 300)، به علت بزرگ شدن اندازه دانه ها و سیلان آلیاژ در دمای مذکور استحکام آلیاژ بدون تقویت کننده به 20% استحکام فشاری در دمای اتاق کاهش یافت. این درحالی است که انعطاف پذیری افزایش چندانی نیافت (حدود 23%). همچنین به علت آزاد شدن تنش های حرارتی، استحکام کامپوزیت کاهش چشمگیری نسبت به استحکام دمای اتاق پیدا نکرد. با افزایش فشار اعمالی بر مذاب (از MPa 0 تا MPa 100)، به علت کاهش اندازه دانه زمینه و اتصال بهتر آلیاژ و آلومینا استحکام و داکتیلیتی نمونه ها افزایش یافت. همچنین با افزایش دمای ریخته گری استحکام و انعطاف پذیری آلیاژ زمینه و کامپوزیت افزایش پیدا کرد (در حدود 17%). بعلاوه در کامپوزیت مذکور کاهش وزن در اثر سایش نسبت به آلیاژ زمینه کاهش چشمگیری یافت (حدود % 53) که علت این امر می تواند ناشی از سختی ذاتی بالاتر آلومینا باشد. همچنین با اعمال فشار بر مذاب در حین انجماد به علت کاهش اندازه دانه و کاهش قابل ملاحظه تخلخل، نرخ سایش به مراتب کمتر از حالت مشابه ریخته گری ثقلی شد. سایش چسبان مکانیزم غالب برای آلیاژ (بدون تقویت کننده) و سایش خراشان و تورقی مکانیزم های غالب برای کامپوزیت تشخیص داده شد. کلمات کلیدی : کامپوزیت، منیزیم، آلومینا، ریخته گری نفوذی، فاز اسپینل، سایش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی