Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Panepour,Rahmatollah Emadi
مسعود پنجه پور (استاد راهنما) رحمت اله عمادی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamid Heidari
حمید حیدری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Synthesis and Characterization of Aluminum Matrix Composites Reinforced by Ni-P Coated Steel Fibers
In this research, aluminum-based composites reinforced by different steel wires were synthesized using conventional infiltration process at 0.5 and 1.5 volume percent of reinforcement. Four kinds of interconnected wires including stainless steel wires, low carbon steel wires, aluminized steel wires and Ni-P coated steel wires with different meshes were applied. A failure happened in the synthesis process of stainless steel wire reinforced composite because of wires mesh size. The mesh size of stainless steel wires was so small that aluminum melt did not infiltrate into the mould properly. A 5-8 µm layer of Ni-P coating was deposited on steel wires using Electroless Process. Ni-P coating on wires was evaluated by optical and scaning electron microscopies. Tensile and micro-hardness tests were applied on composite samples to evaluate mechanical properties. Furthermore, Microstructural properties of composites were studied by optical and scanning electron microscopies and EDS analysis. The results showed that tensile strength of Ni-P coated wire reinforced composites were improved in comparison with monolithic samples. Also no noticeable reduction in elongation of Ni-P coated wire reinforced composites was observed. The tensile tests of aluminized steel wire reinforced composite showed the lowest elongation and the highest tensile strength among other composites. Intermetallic phases of Fe-Al, produced as a result of high-temperature contact of Fe and Al, are brittle and hard. Microstructural results showed the presence of intermetallic phases such as FeAl 3 , Fe 2 Al 5 and Fe 3 Al in the interface of aluminum/Steel wires. It seems these phases improved the strength of the composites reinforced by aluminized steel wires. It was observed from EDS analysis that Ni-P coating hindered the diffusion of Al and Fe atoms resulted in a Fe-Al intermetallic free interface. The effect of intermetallic phases in interface on the mechanical properties was investigated by heat treating the aluminized steel wire reinforced composite for 6 hours at 500?C. In this research, it was resulted that presence of Fe-Al intermetallic phases increases strength and hardness and also decreases considerably elongation of composite. In contrast, presence of Ni-P coating in interface will lead to improvement of strength and maintaining ductility of composite. Key Words: Aluminum, Steel Fiber, Metal Matrix Composite, Infiltration, Ni-P Coating, Mechanical Properties, Interface.
در این تحقیق، کامپوزیت زمینه آلومینیم با استفاده از تقویت کننده های سیم بلند فولادی دوبعدی با درصدهای حجمی 5/0 و 5/1? به کمک روش نفوذدهی مذاب بدون اعمال فشار اضافی ساخته و مشخصه یابی شد. سیم های فولادی بکار رفته در این پژوهش شامل سیم فولاد زنگ نزن، سیم فولاد ساده کربنی، سیم فولاد آلومینایز شده و سیم فولادی با پوشش Ni-P به صورت درهم تنیده و در دوبعد و با مش بندی مختلف بودند. استفاده از سیم های فولاد زنگ نزن به عنوان تقویت کننده به دلیل داشتن مش بندی کوچک با عدم موفقیت همراه بود. مش بندی ریز این سیم ها مانع از انجام کامل نفوذدهی مذاب شد. به منظور تهیه ی سیم فولادی با پوشش Ni-P، پوشش Ni-P به روش الکترولس و به ضخامت 8-5 میکرومتر بر روی الیاف فولادی اعمال شد. خواص مکانیکی کامپوزیت های ساخته شده توسط آزمون های کشش و ریزسختی و همچنین مشخصات ریزساختاری آن ها توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی و همچنین آزمون های آنالیز طیف سنجی تفرق انرژی اشعه ایکس و تفرق اشعه ی ایکس انجام شد. نتایج حاصل از این بررسی ها نشان داد استحکام کششی کامپوزیت های تقویت شده با الیاف پوشش دار Ni-P نسبت به زمینه ی آلومینیم خالص بهبود یافته و در عین حال انعطاف پذیری این کامپوزیت افت چندانی نکرده است. کمترین انعطاف پذیدی و بیشترین مقادیر استحکام کششی مربوط به کامپوزیت hy;های تقویت شده با الیاف آلومینایز شده بود. فازهای بین فلزی Fe-Al که در نتیجه ی تماس Fe-Al در دمای بالا تشکیل می شوند، فازهایی با سختی و تردی زیاد هستند. از نتایج بررسی های ریزساختاری می توان استنباط نمود که حضور فازهای بین فلزی Fe 3 Al، Fe 2 Al 5 و FeAl 3 در فصل مشترک زمینه/الیاف آلومینایز شده باعث استحکام دهی فصل مشترک شده و در عین حال سختی و شکنندگی فصل مشترک را افزایش می دهند. در مقابل پوشش نازک Ni-P در فصل مشترک زمینه/الیاف پوشش دار Ni-P مانع از نفوذ اتم ها و تشکیل فازهای یاد شده می شود. اثر این فازها بر استحکام و سختی کامپوزیت با انجام عملیات حرارتی بر روی کامپوزیت تقویت شده با الیاف آلومینایز شده به مدت 6 ساعت و در دمای ?C500 نشان داده شد. در نهایت از تحقیق حاضر می توان چنین نتیجه گیری نمود که حضور فازهای بین فلزی Fe-Al باعث بهبود استحکام و افزایش سختی کامپوزیت شده و انعطاف پذیری را شدیداً کاهش می دهد. از طرف دیگر، حضور پوشش Ni-P در فصل مشترک باعث حفظ انعطاف پذیری و بهبود استحکام کامپوزیت نسبت به زمینه ی آلومینیم می شود. کلمات کلیدی: آلومینیم، تقویت کننده ی فولادی، کامپوزیت زمینه فلزی، نفوذدهی مذاب، الکترولس نیکل-فسفر، خواص مکانیکی، فصل مشترک.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی