Skip to main content
SUPERVISOR
Aboozar Taherizadeh,Behzad Niroumand
ابوذر طاهری زاده (استاد راهنما) بهزاد نیرومند (استاد راهنما)
 
STUDENT
Nahid Noori Koohani
ناهید نوری کوهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Manufacturing and characterization of A356 Aluminium foam via infiltration of salt space holder
In this research, feasibility of producing A356 Aluminium open cell foams by infiltration of removable performs made of spherical salt grains was investigated. For this purpose, four different ways for producing spherical salt grains were investigated. Heating the salt grains in copper tubes coated with a refractory material was recognized as the most appropriate method. The results showed that sphericity of salt grains increased first with increasing the soaking temperature at a given time or increasing the soaking time at a given temperature, but decreased after a critical soaking temperature or time. This was due to crystallization tendency of the salt grains at higher soaking temperatures and times. Therefore, 760?C and 6 hours were selected as the appropriate soaking temperature and time, respectively. Preforms made from the spherodized salt grains were then infiltrated with the molten aluminium alloy using gas pressure infiltration method. Effective parameters on fabrication of A356 aluminium open cell foams by infiltration method were investigated and suitable parameters were selected. Not sintering the performs, addition of about 3% magnesium to the melt, machining grooves on the bottom surface of aluminium ingots, covering the top surface of performs with SiC particles and coating the mold surface with a supersaturated mixture of salt water and HOL COTE-110Z commercial coating helped complete and uniform filling of the performs. The optimum infiltrating temperature was selected as 680 ?C. Furthermore, the effect of applied pressure on filling of the performs and mechanical properties of the final foams was investigated. It was observed that with increasing the infiltration pressure, relative density, compressive strength, yield strength and elastic modulus of the produced foams increased and reached to 0.42, 87 MPa, 12 MPa and 0.2 GPa, respectively, for the applied pressure of 10 bar. The average cell diameter and wall thickness of the foam produced at this pressure were 698 and 136 ?m, respectively. Furthermore, the effect of pressure on mechanical properties of the final foam was modeled. Modeling was started by removing spherical voids from a given volume of metal. This was achieved by linking a program written in MATLAB software to CATIA commercial software. The effect of infiltration pressure on the mechanical properties was then investigated using ABAQUS finite element software. The simulation results were in good agreement with the experimental results and the simulation discrepancy for foams with 74.08% and 58.06% porosity was 11.07% and 13.56%, respectively.
در این پژوهش امکان ساخت فوم حفره باز آلومینیوم A356 به روش فلز خورانی و با استفاده از نمک خوراکی با شکل کروی به عنوان پیش شکل مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور ابتدا چهار روش مختلف برای کروی کردن دانه های نمک خوراکی بررسی و مناسب ترین روش، حرارت دهی دانه های نمک خوراکی در داخل لوله های مسی پوشش داده شده تعیین شد. نتایج نشان دادکه با افزایش دمای نگهداری در یک زمان مشخص یا افزایش زمان نگهداری در یک دمای مشخص، کرویت دانه های نمک ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. علت کم شدن کرویت دانه های نمک در دما و زمان های بالا، تمایل دانه ها به بلوری (نباتی) شدن بود. از این رو، دمای 760 درجه سانتی گراد و زمان 6 ساعت به عنوان دما و زمان مناسب برای کروی کردن دانه های نمک انتخاب شد. سپس پیش شکل های نمکی ساخته شده در این شرایط، با آلیاژ آلومینیوم A356 مذاب تحت عملیات فلزخورانی با استفاده از فشار گاز قرار گرفت. پارامتر های موثر بر ساخت فوم های حفره باز از آلیاژ آلومینیوم A356 به روش فلز خورانی بررسی و روش مناسب ساخت انتخاب شد. عدم تف جوشی پیش شکل، افزودن حدود 3 درصد منیزیم به مذاب، ایجاد شیار در کف شمش آلومینیوم، پوشاندن سطح رویی پیش شکل با ذرات کاربید سیلیسیم و پوشش دهی سطح قالب با مخلوطی از محلول فوق اشباع آب و نمک و پوشان تجاری HOL COTE-110Z به پر شدن کامل و یکنواخت پیش شکل نمکی کمک نمود. دمای بهینه برای رخنه دهی مذاب به داخل پیش شکل نمکی 680 درجه سانتی گراد انتخاب شد. همچنین تاثیر فشار اعمالی بر پرشدن پیش شکل نمکی و خواص مکانیکی فوم نهایی مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که با افزایش فشار رخنه دهی، چگالی نسبی، استحکام فشاری، تنش تسلیم و مدول الاستیک فوم های ساخته شده افزایش یافت و در فشار 10 بار به ترتیب به 42/0، 87 مگا پاسکال، 12 مگا پاسکال و 2/0 گیگا پاسکال رسید. قطر متوسط حفره ها و ضخامت متوسط دیواره های فوم در فوم های ساخته شده با فشار 10 بار به ترتیب حدود 698 و 136 میکرومتر بود. علاوه بر این، تاثیر فشار بر خواص مکانیکی فوم نهایی مدل سازی شد. مدل سازی فوم با خارج کردن حفره های کروی از یک حجم مشخص و تبدیل آن به فوم فلزی توسط یک برنامه نوشته شده در محیط نرم افزار متلب و متصل شده به نرم افزار کتیا انجام شد. سپس تاثیر اعمال فشار رخنه دهی بر خواص مکانیکی توسط نرم افزار المان محدود آباکوس بررسی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی تطابق قابل قبولی با نتایج تجربی داشت به طوری که مقدار خطای شبیه سازی برای تخلخل های 08/74% و 06/58% به ترتیب برابر با 07/11% و 56/13% بود. کلمات کلیدی : فوم حفره باز A356، فلزخورانی با فشار گاز، پیش شکل نمکی، خواص مکانیکی،

ارتقاء امنیت وب با وف بومی