Skip to main content
SUPERVISOR
Alireza Alafchian,Behzad Niroumand,Ali Maleki
عليرضا علافچيان (استاد مشاور) بهزاد نيرومند (استاد راهنما) علي مالکي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Senemar
محمد سنمار

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Synthesis and characterization of in-situ aluminum matrix composite reinforced with particles containing silicon and oxygen through pyrolysis of high temperature vulcanization (HTV) silicone
In this study, in-situ aluminum matrix composites were synthesized through pyrolysis of high temperature vulcanization (HTV) silicone in aluminum melt. For this purpose 1 to 4 wt% of HTV silicone was added to a vortex of molten aluminum at 750 ° C and the resulting slurries were cast in steel dies. Consequently, microstructure, hardness and tensile properties at ambient and high temperatures of the as cast samples were examined. The results revealed in-situ formation and distribution of reinforcement particles in the matrix. EDS analysis indicated that the formed reinforcement particles were consisted of O and Si elements. This confirms the in-situ occurrence of pyrolysis and reinforcement formation. The size of the in-situ formed particles was mostly in 0.2 to 2 micrometers range. It was shown that the composite synthesized by addition of 4 wt% HTV had the highest mechanical properties both at ambient and high temperature. Room temperature hardness, tensile strength and yield strength of his sample were increased by about 50%, 23% and 19% compared to the monolithic sample, respectively. Keywords: aluminum matrix composite, in-Situ, pyrolysis, (HTV) silicone, ceramic reinforcement, mechanical properties, microstructure
چکيده آلومينيوم و آلياژهاي آن به دليل برخورداري از خواص مطلوبي مانند چگالي کم، مقاومت در برابر خوردگي و نسبت استحکام به وزن قابل قبول کاربرد زيادي در صنايع مختلف دارند. در دهه‌هاي اخير توليد و کاربرد کامپوزيت‌هاي زمينه آلومينيومي که با ذرات سراميکي تقويت شده‌اند‌، به دليل نسبت استحکام به وزن بالا‌‌، مقاومت سايشي و پايداري حرارتي مناسب در دماهاي بالا مورد توجه قرار گرفته است‌. در اين پژوهش کامپوزيت زمينه آلومينيوم با استفاده از فرايند ريخته گري گردابي و از طريق پيروليز سيليکون اچ تي وي در مذاب ساخته شد. در مرحله اول براي مشخصه يابي ماده حاصل از پيروليز سيليکون اچ تي وي، ابتدا مقدار لازم از ماده پليمري در داخل يک کوره تحت اتمسفر هوا به آرامي تا 700 درجه سانتيگرادگرم و سپس به مدت يک ساعت در اين دما نگه داشته شد. در اين دما عمل پيروليز و سوختن ماده پليمري صورت گرفته و بخشي از آن به صورت گاز خارج شد. محصول واکنش به وسيله ميکروسکوپ الکتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM)، ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM)، پراش پرتو ايکس (XRD) و طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) مورد بررسي قرار گرفت. براساس نتايج، ماده حاصل نانوذرات سيليکا با ساختار غير بلوري و با اندازه ذرات بين 10 تا50 نانومتر بود. در ادامه تاثير افزودن سيليکون اچ تي وي به مذاب با اضافه کردن اين ماده با درصدهاي وزني 1، 2، 3 و 4 درصد بر خصوصيات ساختاري و خواص مکانيکي کامپوزيت هاي ساخته شده مورد بررسي قرار گرفت. بررسي هاي ساختاري نشان داد که با افزايش درصد تقويت کننده، توزيع ذرات تقويت کننده در ساختار بهبود يافته و از حالت کلوخه اي خارج شده اند. به طوري که در نمونه کامپوزيتي حاوي 4 درصد سيليکون اچ تي وي توزيع بسيار مناسبي از ذرات تقويت کننده در ساختار مشاهده گرديد. به نظر مي رسد توزيع يکنواخت تر ذرات تقويت کننده در کامپوزيت حاوي 4 درصد سيليکون اچ تي وي عمدتا به علت خروج ناگهاني گازهاي ناشي از پيروليز در مذاب و تاثير آن بر خرد و پراکنده شدن کلوخه ها و ذرات تقويت کننده باشد. نتايج حاصل از آزمون هاي مکانيکي حاکي از افزايش 19 درصدي استحکام تسليم و افزايش 23 درصدي استحکام نهايي در نمونه کامپوزيتي حاوي 4 درصد سيليکون اچ تي وي نسبت به نمونه شاهد مي باشد. اين در حالي است که ازدياد طول اين نمونه کامپوزيتي به نمونه شاهد بسيار نزديک است. همچنين سختي نيز 50 درصد افزايش يافت. در نمونه غيرکامپوزيتي، به دليل عدم وجود ذرات تقويت کننده، افت شديدي در استحکام تسليم حدود47 درصد در دماي بالا نسبت به دماي محيط ايجاد شد. اما اين کاهش استحکام در مورد نمونه کامپوزيتي حاوي 4 درصد سيليکون اچ تي وي به دليل پايداري حرارتي ذرات تقويت کننده به مراتب کمتر و در حدود 38 درصد بود. اضافه کردن 4 درصد سيليکون اچ تي وي به مذاب، باعث بهبود خواص برشي کامپوزيت شده است. به گونه اي که خواص مکانيکي همچون استحکام تسليم برشي و استحکام کشش برشي نسبت به نمونه شاهد به ترتيب 18 و21 درصد افزايش يافت. کلمات کليدي: کامپوزيت زمينه آلومينيوم، درجا، پيروليز، سيليکون اچ تي وي، تقويت کننده سراميکي، خواص مکانيکي، ريزساختار

تحت نظارت وف ایرانی