Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Niroumand
بهزاد نیرومند (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sajjad Amirkhanlou
سجاد امیرخانلو

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Fabrication and characterization of Al356/SiCp semi-solid composite produced by injection of SiCp containing composite powders
In the present work Al356/SiC p composites were produced by stir casting and compocasting techniques. SiC particles were injected into the melt in three forms of SiC p powder or (Al-SiC p ) and (Al-SiC p -Mg) composite powders. The composite powders were produced by low energy ball milling of SiC p , Al and Mg powders. The effects of the type of the injected powder and the casting method on the porosity, microstructure, distribution and incorporation of the reinforcement particles as well as their macro- and micro-hardness, wear resistance, tensile properties in low and high temperatures, impact strength and three point bending strength were investigated. The results revealed that addition of SiC p particles in the form of composite powders and casting in semisolid state decreased the SiC p particle size, porosity and grain size, enhanced the wettability between the molten matrix alloy and the reinforcements and improved the distribution of the reinforcement particles in the solidified matrix. Simultaneous utilization of the advantages of injection of (Al-SiC p -Mg) composite powder and semi solid processing reduced the porosity content of the cast composites by 78% and increased their incorporated reinforcement by about 83%. As a result, macro- and micro-hardness and tensile properties of the composites were also increased. Elastic modulus, yield strength, ultimate tensile strength and elongation of the composites produced by injection of composite powders was significantly improved compared with the matrix alloy or the composite produced by injection of untreated SiC p . While the un-reinforced alloy kept less than 70% of its strength at 300?C, the composites samples kept more than 90% of their strength at this temperature. The impact energy and bending strength of all composite samples were reduced compared to those of the matrix alloy but the reduction was less significant for the composites manufactured by injection of composite powders or treatment in semi-solid temperature range. Furthermore, different possibilities for melting of the injected particles of the composite powders and distribution of SiC p in the melt were envisaged and the consequences were discussed considering the possibility of the oxide film on the particles hindering the distribution of the reinforcements.
درچند دهه?ی اخیر تولید کامپوزیت?های زمینه فلزی با خصوصیات ساختاری و مکانیکی بالا، همواره از زمینه?های اصلی تحقیقات در زمینه مهندسی مواد به شمار رفته است. در این پژوهش، کامپوزیت?های Al356/SiC p با استفاده از فرایندهای گردابی و نیمه?جامد و با تزریق ذرات تقویت?کننده به سه صورت پودر SiC p تنها و پودرهای کامپوزیتی ( Al-SiC p ) و (Al-SiC p -Mg) حاصل از آسیاب?کاری پودرهای Al، SiC p و Mg تولید شدند. در ادامه تاثیر فرایند ریخته?گری و نوع پودر تزریق?شده به مذاب بر خصوصیات ساختاری و مکانیکی کامپوزیت های تولیدی بررسی گردید. خصوصیات ساختاری بررسی شده شامل تخلخل، درصد ذرات باقیمانده در مذاب، توزیع ذرات تقویت?کننده، پیوند بین زمینه و تقویت کننده، ترشوندگی ذرات تقویت?کننده و شکل و اندازه?ی ساختار زمینه و تقویت?کننده و خواص مکانیکی بررسی شده شامل سختی و ریزسختی، سایش، کشش در دمای محیط و دمای بالا، ضربه و خمش سه نقطه?ای بود. نتایج بدست آمده نشان داد که با اضافه کردن ذرات تقویت?کننده به صورت پودرکامپوزیتی (Al-SiC p -Mg) در مقایسه با تزریق ذرات SiC تنها، تخلخل و اندازه?ی ذرات تقویت?کننده و دانه‌های ساختار زمینه کاهش، درصد پودر باقیمانده در مذاب افزایش و توزیع و ترشوندگی ذرات تقویت?کننده و پیوند بین زمینه- ذرات بهبود یافت. استفاده از فرایند ریخته?گری نیمه?جامد نسبت به فرایند گردابی نیز موجب کاهش تخلخل، افزایش مقدار ذرات SiC باقیمانده در مذاب، توزیع یکنواخت?تر ذرات SiC در زمینه و تغییر ساختار از دندریتی به غیردندریتی گردید. استفاده?ی هم?زمان از مزایای پودر کامپوزیتی (Al-SiC p -Mg) و فرایند نیمه?جامد منجر به کاهش تخلخل تا حدود 78 درصد و افزایش پودر باقیمانده در مذاب تا حدود 83 درصد گردید. سختی و مقاومت به سایش کامپوزیت?ها وابسته به درصد ذرات تقویت?کننده باقیمانده درمذاب، درصدتخلخل و ریزساختار بود و در تمامی کامپوزیت?های تولیدی نسبت به آلیاژ تقویت نشده افزایش یافت. این افزایش در کامپوزیت?های تولیدی با پودر?های کامپوزیتی و به روش نیمه?جامد به دلیل مشارکت بیشتر ذرات SiC در زمینه بیشتر بود. مدول الاستیک، استحکام تسلیم، استحکام کشش نهایی و درصد ازدیاد طول کامپوزیت?های تولیدی با تزریق پودر?های کامپوزیتی نسبت به آلیاژ زمینه و کامپوزیت?های تولیدی با پودر SiC p تنها افزایش چشمگیری داشت و این کامپوزیت?ها ? بیش از 90 درصد استحکام خود را در دمای 300 درجه سانتی?گراد نسبت به دمای محیط حفظ کردند در حالی که این مقدار برای آلیاژ 356 تقویت نشده حدود 70 درصد بود. اگر چه مقاومت به ضربه و استحکام خمشی تمامی کامپوزیت?های تولیدی نسبت به آلیاژ زمینه کاهش یافت اما این کاهش در کامپوزیت?های تولیدی با تزریق پودرهای کامپوزیتی و یا فرایند نیمه?جامد کمتر بود. همچنین نحوه ی ذوب ذرات کامپوزیتی تزریق شده و توزیع ذرات SiC در مذاب، با توجه به احتمال ممانعت پوسته ی اکسید آلومینیم روی ذرات کامپوزیتی از آزاد سازی تدریجی ذرات تقویت کننده، مورد بحث قرار گرفت. کلمات کلیدی: کامپوزیت زمینه فلزی، Al356/SiC p ، پودرکامپوزیتی، ریخته?گری گردابی، کامپوکست، ریزساختار، خواص مکانیکی، استحکام کششی در دمای بالا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی