Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Panepour,Gholamreza Aryanpour,Mahmood Meratian isfahani
مسعود پنجه پور (استاد مشاور) غلامرضا آريانپور (استاد راهنما) محمود مراتيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Bahman Eghtedari
بهمن اقتداري

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Fabrication of magnesium matrix composites by pressure infiltration casting to ceramic preform
In recent years magnesium matrix composites, due to their low density and high specific strength are used extensively in automobile and space industry. One of the advanced routes for manufacturing the magnesium-matrix composites is infiltration casting into ceramic foams. In this research, magnesium-matrix composite AZ91-Al 2 O 3 production has been investigated. Therefore, AZ91 alloy molten is prepared by usage of torch furnace under protection of MAGREX flux, then, poured in preheated mould at 250°C with preheated alumina foam at 800°C. For investigating the casting temperature on the microstructure and mechanical properties, melting temperature was set at 700-790°C, and then, pressures at 50, 75 and 100 MPa in 1 minute applied until solidification was completed. For comparison, similar experiments were done without applying pressure. The results showed that solidification under pressure reduced porosity noticeably in comparison with gravity casting to 60%. By addition the ceramic reinforcement to the base alloy, mechanical strength reduced due to formation of MgAl 2 O 4 spinel phase at interface and formation of residual compression stresses because of thermal mismatch between matrix and reinforcement. When experimental temperature is increased (300°C), due to enlarging of grain size and alloy flowing, the strength of base alloy decreased to 20% of strength at room temperature. Although, the ductility is not increased sharply (23%). Also, because of relaxation of residual stresses, composite strength is not decreased noticeably in relation with room temperature strength. The mechanical strength and ductility of the samples are increased by rising of applied pressure to (0-100 MPa) due to decrease grain size and better strength interface of alumina and alloy. When pouring temperature is increased, strength of alloy and composite and ductility increase (ca. 17%). Additionally, wear rate due of composite decreased in comparison to base alloy declined markedly (about 53%). This may be due to higher intrinsic alumina strength. Also, by applying pressure on molten metal during solidification, wear rate is noticeably lesser than similar gravity sample due to decreasing the grain size and markedly declining the porosity. The dominant mechanism for base alloy is adhesive wear and for composite is abrasive wear and delamination. Keywords Composite, Magnesium, Alumina, Infiltration casting, Spinel phase, Wear.
در سال هاي اخير کامپوزيت هاي زمينه منيزيمي بدليل دارا بودن چگالي کم و استحکام ويژه بالا کاربرد گسترده اي در صنايع اتومبيل و هوافضا پيدا کرده اند. يکي از روش هاي جديد براي ساخت مواد کامپوزيتي زمينه منيزيمي روش نفوذدهي مذاب به درون فوم هاي سراميکي مي باشد. در اين تحقيق، توليد کامپوزيت زمينه منيزيمي AZ91- Al 2 O 3 با روش ريخته گري نفوذي فشاري مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور مذاب آلياژ AZ91 تحت محافظت پوشش فلاکس MAGREX و با استفاده از کوره شعله اي آماده شد و سپس درون قالب پيش گرم شده در دماي ?C 250 و حاوي فوم آلومينايي پيش گرم شده در رنج دمايي ?C 800- 750 ريخته گري شد. به منظور بررسي دماي فوق ذوبِ مذاب بر ريزساختار و خواص مکانيکي دماي مذاب ? C 790- 700 در نظر گرفته شد. سپس با استفاده از پرس، فشارهاي MPa 50، 75 و 100 و به مدت 1 دقيقه روي مذاب اعمال شد تا انجماد کامل شود. آزمايشات مشابهي نيز بدون اعمال فشار بر مذاب، به منظور مقايسه در هر يک از حالتها انجام شد. نتايج نشان داد که انجماد تحت فشار درصد تخلخل را به ميزان % 60 نسبت به ريخته گري ثقلي (تحت بار MPa 0) کاهش داد. با نفوذ دادن مذاب به فوم سراميکي استحکام فشاري کامپوزيت نسبت به آلياژ زمينه کاهش يافت که علت اين امر تشکيل فاز MgAl 2 O 4 غير يکنواخت و ناهمگن در فصل مشترک (ناشي از واکنش مذاب و آلومينا) و تنش هاي حرارتي پس ماند فشاري در فصل مشترک (به علت تفاوت ضرايب انبساط حرارتي آلياژ زمينه و تقويت کننده ي سراميکي) تشخيص داده شد. با افزايش دماي آزمون فشار (?C 300)، به علت بزرگ شدن اندازه دانه ها و سيلان آلياژ در دماي مذکور استحکام آلياژ بدون تقويت کننده به 20% استحکام فشاري در دماي اتاق کاهش يافت. اين درحالي است که انعطاف پذيري افزايش چنداني نيافت (حدود 23%). همچنين به علت آزاد شدن تنش هاي حرارتي، استحکام کامپوزيت کاهش چشمگيري نسبت به استحکام دماي اتاق پيدا نکرد. با افزايش فشار اعمالي بر مذاب (از MPa 0 تا MPa 100)، به علت کاهش اندازه دانه زمينه و اتصال بهتر آلياژ و آلومينا استحکام و داکتيليتي نمونه ها افزايش يافت. همچنين با افزايش دماي ريخته گري استحکام و انعطاف پذيري آلياژ زمينه و کامپوزيت افزايش پيدا کرد (در حدود 17%). بعلاوه در کامپوزيت مذکور کاهش وزن در اثر سايش نسبت به آلياژ زمينه کاهش چشمگيري يافت (حدود % 53) که علت اين امر مي تواند ناشي از سختي ذاتي بالاتر آلومينا باشد. همچنين با اعمال فشار بر مذاب در حين انجماد به علت کاهش اندازه دانه و کاهش قابل ملاحظه تخلخل، نرخ سايش به مراتب کمتر از حالت مشابه ريخته گري ثقلي شد. سايش چسبان مکانيزم غالب براي آلياژ (بدون تقويت کننده) و سايش خراشان و تورقي مکانيزم هاي غالب براي کامپوزيت تشخيص داده شد. کلمات کليدي : کامپوزيت، منيزيم، آلومينا، ريخته گري نفوذي، فاز اسپينل، سايش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی