Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Panepour,Mahmood Meratian isfahani
مسعود پنجه پور (استاد مشاور) محمود مراتيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Sanayei
محسن صنايعي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Among all metal matrix composites, aluminum matrix composites are one of the applicable kinds of composites in vehicle manufacturing, aerospace and military industries due to their high strength, wear and oxidation resistance and low thermal expansion coefficient. In Situ method is one of the new routes for aluminum composites' manufacturing in which reinforcement phase is formed within the matrix through chemical reaction between elements or other compounds with elements. In this case, small size reinforcement particles with an appropriate dispersion in the matrix are obtained. The most important advantage of In Situ method is the suitable wettability of reinforcement particles by the melt. In this research, zinc oxide and copper oxide powders were utilized as additive materials to aluminum melt for In Situ synthesis of Al-Al2O3 composite. For this purpose, activated aluminum-zinc oxide Powder mixture was combined with copper oxide powder and injected to aluminum melt. After finishing of the injection process, cast composite slurry was solidified in a high pressure squeeze casting system. By the chemical reaction of metallic oxides with aluminum melt, in addition to the formation of alumina particles, zinc and copper elements were formed and dissolved in the matrix which resulted to synthesis of alloyed matrix. In order to detection of the ignition temperature of aluminothermy reaction of zinc oxide and copper oxide in activated powder samples and multi powder mixture in comparison with the similar quantity in non activated samples, differential thermal analysis(DTA) technique was employed. The result showed the considerable reduction for ignition temperature of aluminothermy reaction in activated and multi powder mixture samples. Effective parameters in casting process of composite materials were determined through obtained results from phase analysis of slag and chemical analysis of primary samples. In order to evaluation of size and dispersion of alumina particles, scanning electron microscopy was employed. Scanning electron microscopy micrographs showed the more appropriate dispersion and bigger size of alumina particles obtained from reaction of aluminum with multi powder mixture in comparison with those particles obtained from reaction of zinc oxide solely. In order to mechanical properties evaluation of composite samples, a corresponding monolithic sample with similar chemical composition related to each composite sample was fabricated and hardness, compression and tensile tests were applied to both monolithic and composites samples. Comparative results revealed the higher tensile and compression strength and lower elongation for composite samples in comparison with monolithic samples. Key Words: Metal Matrix Composite, In Situ, Aluminothermy reaction, Squeeze Casting, Microstructure
چکيده از ميان انواع کامپوزيت هاي زمينه فلزي مي توان به کامپوزيت هاي زمينه آلومينيومي اشاره نمود که به دليل خواصي همچون استحکام ويژه بالا، مقاومت به سايش خوب، ضريب انبساط حرارتي پايين و مقاومت به اکسيداسيون بالا، کاربرد زيادي را در صنعت خودروسازي، صنايع نظامي و صنايع هوا فضا پيدا کرده اند. روش درجا (In Situ) يکي از روش‌هاي جديد ساخت کامپوزيت‌هاي زمينه آلومينيومي است که در آن فاز تقويت کننده داخل زمينه توليد مي‌شود و در حقيقت فاز تقويت کننده از طريق انجام واکنش هاي شيميايي بين عناصر يا بين عناصر و ترکيب هاي ديگر درون فاز زمينه ايجاد مي شود. بنابراين، فاز تقويت کننده با ابعاد ريز و توزيع يکنواختي در زمينه پراکنده مي‌شود. مزيت عمده روش درجا، ترشوندگي مناسب ذرات تقويت کننده توسط مذاب مي باشد. در اين پژوهش براي توليد کامپوزيت Al-Al 2 O 3 به روش درجا، از پودر اکسيد مس و اکسيد روي به عنوان مواد افزودني به مذاب آلومينيوم خالص استفاده شد. بدين منظور، مخلوط پودري آلومينيوم و اکسيد روي پس از فعال سازي مکانيکي، با اکسيد مس ترکيب و به مذاب آلومينيوم تزريق گرديد. پس از تزريق پودر فعال به عمق مذاب، دوغاب کامپوزيتي حاصل تحت فشار در يک سيستم ريخته‌گري کوبشي منجمد شد. با واکنش بين اين اکسيدها با مذاب، علاوه بر ذرات آلومينا، عناصر مس و روي نيز توليد شدند که حل شدن آنها در مذاب آلومينيوم باعث آلياژي شدن زمينه گرديد. به منظور بررسي دماي شروع واکنش هاي آلومينوترميک آکسيد روي و اکسيد مس در نمونه هاي پودري فعال شده و همچنين نمونه هاي مخلوط چندگانه و مقايسه آنها با نمونه هاي فعال نشده، از روش آناليز حرارتي ديفرانسيلي استفاده شد. مشاهده شد که با انجام عمليات فعال سازي و همچنين استفاده از مخلوط پودري چندگانه ، دماي واکنش هاي آلومينوترميک اکسيد روي و اکسيد مس بطور چشمگيري کاهش يافت. پارامترهاي موثر در روش ريخته گري نمونه هاي کامپوزيتي با استفاده از نتايج آناليز فازي سرباره و آناليز عنصري نمونه هاي اوليه توليد شده بررسي شدند. براي ارزيابي اندازه و توزيع ذرات آلومينا در نمونه کامپوزيت توليد شده از تصاوير ميکروسکوپ الکتروني استفاده شد. مشاهده اين تصاوير نشان داد که ذرات آلوميناي حاصل از واکنش آلومينيوم با مخلوط چندگانه پودري اکسيد روي- اکسيد مس در مقايسه با ذرات مشابه حاصل از واکنش آلومينيوم با اکسيد روي، بزرگتر و از توزيع بهتري در زمينه برخوردار هستند. براي ارزيابي خواص مکانيکي نمونه‌هاي کامپوزيت توليدي، متناظر با هر نمونه يک نمونه غيرکامپوزيتي با ترکيب شيميايي يکسان توليد و آزمايش‌هاي سختي، فشار وکشش در دماي محيط بر روي نمونه‌ها انجام شد. خواص مکانيکي نمونه‌هاي کامپوزيتي با نمونه غير کامپوزيتي متناظر آن مقايسه و نتايج نشان داد براي تمامي شرايط استحکام فشاري و کششي و سختي نمونه کامپوزيتي افزايش و درصد افزايش طول کاهش يافت. واژگان کليدي : کامپوزيت زمينه فلزي، روش درجا، واکنش آلومينيوترميک، ريخته‌گري کوبشي، فعال سازي مکانيکي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی