Skip to main content
SUPERVISOR
Rahmatollah Emadi,Mahmood Meratian isfahani
رحمت اله عمادی (استاد راهنما) محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Younes Mazahri
یونس مظاهری رودبالی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Fabrication of Al-TiC-B4C Hybrid Composite by Squeeze Casting and Evolution of its Properties
In this study, fabrication of Al-TiC، Al-B 4 C، Al-TiC-B 4 C composites containing different percents of TiC and B 4 C powders by casting techniques was studied. The density of TiC (4.93 g/cm 3 ) is higher than A1 (2.71 g/cm 3 ) and as a result TiC particles deposit in melt. These particles tend to agglomeration, which can be dissolved by intense stirring during the melting process. Furthermore casting techniques suffers from poor wettabilty and distribution of the reinforcement particles in the matrix. The oxide film prevents the Al melt from achieving intimate contact with the ceramics such as TiC and its breakdown at high temperatures is vital to achieve wetting. To overcome these problems, addition of alloying element to melt, injection of reinforcement to melt in the form of (Al -B 4 C p ) cp composite powders and heat treatment of reinforcement particles and using of the Na 3 AlF 6 were investigated. After completion of the injection and distribution TiC p in melt aluminium, melt composites were solidified under a vertical pressure of 100MPa. Before pouring melt composites in die the slag was separated from surface melt. The volume fraction of porosity and its size and distribution in a cast metal matrix composite play an important role in controlling the material's mechanical properties. Porosity cannot be fully avoided during the casting process, but it can decrease with extra processing such as squeeze casting. Microstructural characterization of the samples was investigated by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffractometer (XRD). The results showed that heat treatment of B 4 C powders and using of the flux with TiC powders improve the wettability and distribution of reinforcement particles in the solidified matrix. Heat treatment of ceramic particles decreases absorbed gases from the particle surface and enhances the wetability. Also the flux removes the oxide film from the molten metal surface and facilitates spontaneous incorporation of the particles into the melt. Evaluation of mechanical properties included hardness, tensile properties and wear behavior was performed. The results of mechanical properties showed that the hardness, yield and ultimate tensile strength of composite samples improved in compare with pure Al. Also comparison of composites showed the better mechanical properties for Al-7.5%TiC-7.5%B 4 C hybrid composite. Also the surface of samples revealed low friction coefficients and wear rates for Al-7.5%TiC-7.5%B 4 C hybrid composite, which were significantly lower than those obtained for other samples. The wear mass loss of the pure Al, Al-10TiC, Al-B 4 C, Al-5vol.%TiC-5%B 4 C and Al-7.5vol.%TiC-7.5vol.%B 4 C composites after 1000m sliding distance were 82.5, 36, 21, 25.2, 13.8 mg, respectively. Scanning electron microscopy tests revealed different wear mechanisms on the surface of the warn test specimens. Key Words Casting, Hybrid Composite, Wettability, mechanical properties, Wear
کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به دلیل داشتن خواصی نظیر استحکام و سختی مناسب، مقاومت سایشی بالاو چگالی نسبتاً پایین در سال های اخیر مورد توجه طراحان و مهندسان برای کاربرد در صنایع مختلف قرار گرفته است. در این پژوهش تولید و ارزیابی کامپوزیت هایAl-TiC، Al-B 4 C، Al-TiC-B 4 C با درصدهای مختلف از پودر TiC و B 4 C با استفاده از ترکیب فرآیندهای ریخته گری همزدنی و ریخته گری کوبشی مورد مطالعه قرار گرفت. مشکل اصلی فرآیندهای ریخته گری ترشوندگی ضعیف ذرات تقویت کننده سرامیکی در مذاب و عدم توزیع یکنواخت این ذرات در زمینه است. در این تحقیق برای حل این مشکلات، روش های مختلفی از جمله اضافه کردن عنصر آلیاژی منیزیم به مذاب آلومینیوم، تولید و اضافه کردن پودرهای کامپوزیتی CP (Al-TiC) و CP (Al-B 4 C) به مذاب آلومینیوم، اضافه کردن روانساز Na 3 AlF 6 به مذاب و عملیات حرارتی ذرات تقویت کننده مورد مطالعه قرار گرفت. مشخصه‌یابی نمونه ها با استفاده ار میکروسکوپ نوری(OM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و آنالیز طیف سنجی انرژی (EDS) انجام شد. نتایج بررسی‌ها نشان داد که از میان روش های متفاوت بهبود ترشوندگی و توزیع یکنواخت ذرات تقویت کننده در زمینه، اضافه کردن روانساز همراه با ذرات TiC و عملیات حرارتی ذرات B 4 C موفقیت آمیز بود. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی محصولات کامپوزیتی، آزمون های سختی سنجی، کشش و سایش با شرایط یکسان برای نمونه ها انجام گرفت. نتایج سختی سنجی نمونه ها، سختی بالاتر کامپوزیت های دوگانه را نسبت به کامپوزیت های تقویت شده با یک نوع ذره نشان دادند. مقایسه خواص کششی نمونه های کامپوزیتی نیز حاکی از بالاتر بودن استحکام تسلیم و کششی کامپوزیت دوگانه تقویت شده با 5/7 درصد حجمی کاربید تیتانیم و کاربید بور بود. همچنین نتایج انجام آزمون سایش بر روی نمونه‌های مختلف، رفتار سایشی مناسب‌تر ‌کامپوزیت دوگانه Al-7.5TiC-7.5B 4 C را در مقایسه با نمونه‌های دیگر نشان داد به طوری که بعد از 1000 متر لغزش، کاهش جرم فلز پایه mg5/82، نمونه تقویت شده با 10 درصد حجمی ذرات کاربید تیتانیم mg 36، نمونه تقویت شده با 10 درصد حجمی ذرات کاربید بور mg 21، کامپوزیت دوگانه تقویت شده با 5 درصد حجمی کاربید تیتانیم و کاربید بور mg2/25 و کامپوزیت دوگانه تقویت شده با 5/7 درصد حجمی کاربید تیتانیم و کاربید بور mg8/13 بود. بررسی سطوح و ذرات سایش نمونه‌ها مکانیزم‌های سایش متفاوت را نشان داد. کلمات کلیدی: ریخته گری، کامپوزیت دوگانه، ترشوندگی، خواص مکانیکی، سایش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی