Skip to main content
SUPERVISOR
Alireza Alafchian,Behzad Niroumand,Ali Maleki
علیرضا علافچیان (استاد مشاور) بهزاد نیرومند (استاد راهنما) علی مالکی (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
آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل برخورداری از خواص مطلوبی مانند چگالی کم، مقاومت در برابر خوردگی و نسبت استحکام به وزن قابل قبول کاربرد زیادی در صنایع مختلف دارند. در دهه‌های اخیر تولید و کاربرد کامپوزیت‌های زمینه آلومینیومی که با ذرات سرامیکی تقویت شده‌اند‌، به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا‌‌، مقاومت سایشی و پایداری حرارتی مناسب در دماهای بالا مورد توجه قرار گرفته است‌. در این پژوهش کامپوزیت زمینه آلومینیوم با استفاده از فرایند ریخته گری گردابی و از طریق پیرولیز سیلیکون اچ تی وی در مذاب ساخته شد. در مرحله اول برای مشخصه یابی ماده حاصل از پیرولیز سیلیکون اچ تی وی، ابتدا مقدار لازم از ماده پلیمری در داخل یک کوره تحت اتمسفر هوا به آرامی تا 700 درجه سانتیگرادگرم و سپس به مدت یک ساعت در این دما نگه داشته شد. در این دما عمل پیرولیز و سوختن ماده پلیمری صورت گرفته و بخشی از آن به صورت گاز خارج شد. محصول واکنش به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج، ماده حاصل نانوذرات سیلیکا با ساختار غیر بلوری و با اندازه ذرات بین 10 تا50 نانومتر بود. در ادامه تاثیر افزودن سیلیکون اچ تی وی به مذاب با اضافه کردن این ماده با درصدهای وزنی 1، 2، 3 و 4 درصد بر خصوصیات ساختاری و خواص مکانیکی کامپوزیت های ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ساختاری نشان داد که با افزایش درصد تقویت کننده، توزیع ذرات تقویت کننده در ساختار بهبود یافته و از حالت کلوخه ای خارج شده اند. به طوری که در نمونه کامپوزیتی حاوی 4 درصد سیلیکون اچ تی وی توزیع بسیار مناسبی از ذرات تقویت کننده در ساختار مشاهده گردید. به نظر می رسد توزیع یکنواخت تر ذرات تقویت کننده در کامپوزیت حاوی 4 درصد سیلیکون اچ تی وی عمدتا به علت خروج ناگهانی گازهای ناشی از پیرولیز در مذاب و تاثیر آن بر خرد و پراکنده شدن کلوخه ها و ذرات تقویت کننده باشد. نتایج حاصل از آزمون های مکانیکی حاکی از افزایش 19 درصدی استحکام تسلیم و افزایش 23 درصدی استحکام نهایی در نمونه کامپوزیتی حاوی 4 درصد سیلیکون اچ تی وی نسبت به نمونه شاهد می باشد. این در حالی است که ازدیاد طول این نمونه کامپوزیتی به نمونه شاهد بسیار نزدیک است. همچنین سختی نیز 50 درصد افزایش یافت. در نمونه غیرکامپوزیتی، به دلیل عدم وجود ذرات تقویت کننده، افت شدیدی در استحکام تسلیم حدود47 درصد در دمای بالا نسبت به دمای محیط ایجاد شد. اما این کاهش استحکام در مورد نمونه کامپوزیتی حاوی 4 درصد سیلیکون اچ تی وی به دلیل پایداری حرارتی ذرات تقویت کننده به مراتب کمتر و در حدود 38 درصد بود. اضافه کردن 4 درصد سیلیکون اچ تی وی به مذاب، باعث بهبود خواص برشی کامپوزیت شده است. به گونه ای که خواص مکانیکی همچون استحکام تسلیم برشی و استحکام کشش برشی نسبت به نمونه شاهد به ترتیب 18 و21 درصد افزایش یافت. کلمات کلیدی: کامپوزیت زمینه آلومینیوم، درجا، پیرولیز، سیلیکون اچ تی وی، تقویت کننده سرامیکی، خواص مکانیکی، ریزساختار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی