Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Panepour,Rahmatollah Emadi
مسعود پنجه پور (استاد راهنما) رحمت اله عمادي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamid Heidari
حميد حيدري

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Synthesis and Characterization of Aluminum Matrix Composites Reinforced by Ni-P Coated Steel Fibers
In this research, aluminum-based composites reinforced by different steel wires were synthesized using conventional infiltration process at 0.5 and 1.5 volume percent of reinforcement. Four kinds of interconnected wires including stainless steel wires, low carbon steel wires, aluminized steel wires and Ni-P coated steel wires with different meshes were applied. A failure happened in the synthesis process of stainless steel wire reinforced composite because of wires mesh size. The mesh size of stainless steel wires was so small that aluminum melt did not infiltrate into the mould properly. A 5-8 µm layer of Ni-P coating was deposited on steel wires using Electroless Process. Ni-P coating on wires was evaluated by optical and scaning electron microscopies. Tensile and micro-hardness tests were applied on composite samples to evaluate mechanical properties. Furthermore, Microstructural properties of composites were studied by optical and scanning electron microscopies and EDS analysis. The results showed that tensile strength of Ni-P coated wire reinforced composites were improved in comparison with monolithic samples. Also no noticeable reduction in elongation of Ni-P coated wire reinforced composites was observed. The tensile tests of aluminized steel wire reinforced composite showed the lowest elongation and the highest tensile strength among other composites. Intermetallic phases of Fe-Al, produced as a result of high-temperature contact of Fe and Al, are brittle and hard. Microstructural results showed the presence of intermetallic phases such as FeAl 3 , Fe 2 Al 5 and Fe 3 Al in the interface of aluminum/Steel wires. It seems these phases improved the strength of the composites reinforced by aluminized steel wires. It was observed from EDS analysis that Ni-P coating hindered the diffusion of Al and Fe atoms resulted in a Fe-Al intermetallic free interface. The effect of intermetallic phases in interface on the mechanical properties was investigated by heat treating the aluminized steel wire reinforced composite for 6 hours at 500?C. In this research, it was resulted that presence of Fe-Al intermetallic phases increases strength and hardness and also decreases considerably elongation of composite. In contrast, presence of Ni-P coating in interface will lead to improvement of strength and maintaining ductility of composite. Key Words: Aluminum, Steel Fiber, Metal Matrix Composite, Infiltration, Ni-P Coating, Mechanical Properties, Interface.
چکيده در اين تحقيق، کامپوزيت زمينه آلومينيم با استفاده از تقويت کننده هاي سيم بلند فولادي دوبعدي با درصدهاي حجمي 5/0 و 5/1? به کمک روش نفوذدهي مذاب بدون اعمال فشار اضافي ساخته و مشخصه يابي شد. سيم هاي فولادي بکار رفته در اين پژوهش شامل سيم فولاد زنگ نزن، سيم فولاد ساده کربني، سيم فولاد آلومينايز شده و سيم فولادي با پوشش Ni-P به صورت درهم تنيده و در دوبعد و با مش بندي مختلف بودند. استفاده از سيم هاي فولاد زنگ نزن به عنوان تقويت کننده به دليل داشتن مش بندي کوچک با عدم موفقيت همراه بود. مش بندي ريز اين سيم ها مانع از انجام کامل نفوذدهي مذاب شد. به منظور تهيه ي سيم فولادي با پوشش Ni-P، پوشش Ni-P به روش الکترولس و به ضخامت 8-5 ميکرومتر بر روي الياف فولادي اعمال شد. خواص مکانيکي کامپوزيت هاي ساخته شده توسط آزمون هاي کشش و ريزسختي و همچنين مشخصات ريزساختاري آن ها توسط ميکروسکوپ هاي نوري و الکتروني روبشي و همچنين آزمون هاي آناليز طيف سنجي تفرق انرژي اشعه ايکس و تفرق اشعه ي ايکس انجام شد. نتايج حاصل از اين بررسي ها نشان داد استحکام کششي کامپوزيت هاي تقويت شده با الياف پوشش دار Ni-P نسبت به زمينه ي آلومينيم خالص بهبود يافته و در عين حال انعطاف پذيري اين کامپوزيت افت چنداني نکرده است. کمترين انعطاف پذيدي و بيشترين مقادير استحکام کششي مربوط به کامپوزيت hy;هاي تقويت شده با الياف آلومينايز شده بود. فازهاي بين فلزي Fe-Al که در نتيجه ي تماس Fe-Al در دماي بالا تشکيل مي شوند، فازهايي با سختي و تردي زياد هستند. از نتايج بررسي هاي ريزساختاري مي توان استنباط نمود که حضور فازهاي بين فلزي Fe 3 Al، Fe 2 Al 5 و FeAl 3 در فصل مشترک زمينه/الياف آلومينايز شده باعث استحکام دهي فصل مشترک شده و در عين حال سختي و شکنندگي فصل مشترک را افزايش مي دهند. در مقابل پوشش نازک Ni-P در فصل مشترک زمينه/الياف پوشش دار Ni-P مانع از نفوذ اتم ها و تشکيل فازهاي ياد شده مي شود. اثر اين فازها بر استحکام و سختي کامپوزيت با انجام عمليات حرارتي بر روي کامپوزيت تقويت شده با الياف آلومينايز شده به مدت 6 ساعت و در دماي ?C500 نشان داده شد. در نهايت از تحقيق حاضر مي توان چنين نتيجه گيري نمود که حضور فازهاي بين فلزي Fe-Al باعث بهبود استحکام و افزايش سختي کامپوزيت شده و انعطاف پذيري را شديداً کاهش مي دهد. از طرف ديگر، حضور پوشش Ni-P در فصل مشترک باعث حفظ انعطاف پذيري و بهبود استحکام کامپوزيت نسبت به زمينه ي آلومينيم مي شود. کلمات کليدي: آلومينيم، تقويت کننده ي فولادي، کامپوزيت زمينه فلزي، نفوذدهي مذاب، الکترولس نيکل-فسفر، خواص مکانيکي، فصل مشترک.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی