Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Behzad Niroumand,MohammadReza Toroghinejad
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) بهزاد نیرومند (استاد راهنما) محمدرضا طرقی نژاد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammadmehdi Hosseininezhad
محمدمهدی حسینی نژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
Research on metal matrix nanocomposites has risen in recent decades due to their unique properties such as high strength, hardness and service temperature. In the present work, cast A356-SiO 2 nanocomposites were fabricated by vortex and compocasting techniques. Nano SiO 2 reinforcements were added into the melt in two different forms either as raw SiO 2 particles or as Al1100-SiO 2 nanocomposite stripes produced by continual annealing and roll-bonding process and the effect of SiO 2 addition and casting method on microstructural and mechanical properties of the cast nanocomposites were investigated. The results showed that in the continual annealing and roll bonding stage, number of SiO 2 agglomerates decreased and mechanical bonding and wettability between most of SiO 2 nanoparticles and the Al1100 matrix were improved by increasing the number of cycles. The results of the casting stage for fabrication of the final composites revealed that the average dendrite length was decreased by additions of nano SiO 2 particles in the form of Al1100-SiO 2 nanocomposite stripes but did not change significantly when the reinforcement was added as raw powder. For samples cast from fully liquid state, the average dendrite length was decreased from 314µm in the monolithic sample to 237µm in the composite sample. Furthermore, the average secondary dendrite arm spacing in the fully liquid cast samples was increased from 17µm for monolithic sample to 28µm for composite sample. This increase is believed to be due to very low thermal conductivity of nano sized SiO 2 particles. For the semisolid cast samples, presence of nano SiO 2 particles caused the average equivalent circle diameter of primary ? Al particles to decrease from 150 to 101µm for samples with 0.1 solid fraction and from 180 to 114µm for samples with 0.2 solid fraction. For composite samples, the average equivalent circle diameter of the secondary ? Al particle was also decreased. It was 49 and 28µm for monolithic samples cast with 0.1 and 0.2 solid fraction and 37 and 30µm for composite samples cast with 0.1 and 0.2 solid fraction, respectively. Hardness in all the composite samples was higher than those of the corresponding monolithic samples. The highest increase was observed in the semisolid sample fabricated by addition of nanocomposite stripes and cast with 0.2 solid fraction. The ultimate shear strength and shear yield strength of the composites produced by addition of nanocomposite stripes were significantly increased compared with those of the matrix alloy. In addition, the semisolid sample cast with 0.2 solid fraction retained about 45% of its ultimate shear strength and 55% of its shear yield strength at 300 ? C. These values for the monolithic matrix alloy was about 34% and 48%, respectively. Keywords : A356-SiO 2 nanocomposites, vortex method, compocasting, continual annealing and roll bonding process, microstructure, shear strength
در چند دهه اخیر تحقیقات در زمینه نانوکامپوزیت‌ها به علت خواص منحصر به فردشان چون استحکام، سختی و دمای کاری بالاتر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش نانوکامپوزیت ریختگی A356-SiO 2 با استفاده از فرایندهای ریخته‌گری گردابی در حالت کاملا مذاب و نیمه‌جامد و با افزودن ذرات تقویت‌کننده به دو صورت SiO 2 خام و ورقه‌های کامپوزیتیAl1100-SiO 2 حاصل از فرایند آنیل و نورد اتصالی پیوسته، تولید شد. در ادامه تاثیر افزودن SiO 2 و فرایند ریخته‌گری بر خصوصیات ساختاری و مکانیکی نانوکامپوزیت تولیدی بررسی گردید. نتایج حاصل از فرایند آنیل و نورد اتصالی پیوسته نشان داد که تعداد آگلومره‌های ذرات SiO 2 با افزایش سیکل‌های فرایند نورد کاهش و پیوند مکانیکی و ترشوندگی بین اکثر ذرات و زمینه بهبود می‌یابد. انتظار می‌رود با ورود این ورقه‌ها به مذاب ترشوندگی ذرات تقویت‌کننده‌ای که وارد مذاب شده‌اند با آلیاژ زمینه بهبود ‌یابد. نتایج حاصل از مرحله ریخته‌گری و تولید کامپوزیت نهایی نشان داد که اضافه کردن SiO 2 به صورت ورقه‌های کامپوزیتی Al1100-SiO 2 به آلیاژ زمینه باعث کاهش طول دندریت‌ها به عنوان معیار اندازه دانه‌های ساختار زمینه می‌گردد به طوری که در کامپوزیت‌های تولید شده به روش گردابی در حالت کاملا مذاب، طول متوسط دندریت‌ها از 314 میکرومتر به 237 میکرومتر کاهش یافت. از طرفی مقدار متوسط فاصله بین بازوهای ثانویه دندریتی در نمونه‌های تولید شده به روش گردابی از 17 میکرومتر به 28 میکرومتر افزایش داشت که این افزایش را می‌توان ناشی از هدایت حرارتی بسیار کم ذرات تقویت‌کننده SiO 2 در ابعاد نانومتری دانست. در نمونه‌های تولید شده به روش نیمه‌جامد حضور ذرات تقویت‌کننده SiO 2 سبب می‌شود که مقدار متوسط قطر دایره معادل دانه‌های ? Al اولیه در نمونه با 1/0 کسر جامد اولیه از 150 میکرومتر به 101 میکرومتر و در نمونه با 2/0 کسر جامد اولیه از 180 میکرومتر به 114 میکرومتر کاهش یابد. همچنین مقدار متوسط قطر دایره معادل ذرات جامد ثانویه در نمونه‌های کامپوزیتی نسبت به نمونه‌های غیرکامپوزیتی کاهش نشان داد به طوری که در نمونه‌های غیرکامپوزیتی با 1/0 و 2/0 کسر جامد اولیه مقدار متوسط قطر دایره معادل به ترتیب 49 و 28 میکرومتر و برای نمونه‌های کامپوزیتی با 1/0 و 2/0 کسر جامد اولیه این مقدار به ترتیب 37 و 30 میکرومتر به دست آمد. مقادیر سختی در تمامی نمونه‌های کامپوزیتی نسبت به آلیاژ تقویت‌نشده افزایش داشت. بیشترین مقدار این افزایش در کامپوزیت‌های تولیدی به روش نیمه‌جامد و 2/0 کسر جامد اولیه، دیده شد. استحکام نهایی برشی و استحکام تسلیم برشی نانوکامپوزیت‌های تولیدی با تزریق ورقه‌های کامپوزیتی نسبت به آلیاژ زمینه افزایش چشم‌گیری داشتند. نانوکامپوزیت‌های تولیدی به روش نیمه‌جامد و 2/0 کسر جامد اولیه حدود 45 درصد استحکام نهایی برشی و 55 درصد استحکام تسلیم برشی خود را در دمای 300 درجه سانتی‌گراد نسبت به دمای محیط حفظ کردند در حالی که این مقادیر برای آلیاژ A356 تقویت نشده به ترتیب حدود 34 درصد و 48 درصد بود. کلمات کلیدی : نانوکامپوزیت A356-SiO 2 ، ریخته‌گری گردابی در حالت کاملا مذاب، کامپوکست، آنیل و نورد اتصالی پیوسته، ریزساختار، استحکام برشی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی