Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Behzad Niroumand,MohammadReza Toroghinejad
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) بهزاد نيرومند (استاد راهنما) محمدرضا طرقي نژاد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammadmehdi Hosseininezhad
محمدمهدي حسيني نژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
Research on metal matrix nanocomposites has risen in recent decades due to their unique properties such as high strength, hardness and service temperature. In the present work, cast A356-SiO 2 nanocomposites were fabricated by vortex and compocasting techniques. Nano SiO 2 reinforcements were added into the melt in two different forms either as raw SiO 2 particles or as Al1100-SiO 2 nanocomposite stripes produced by continual annealing and roll-bonding process and the effect of SiO 2 addition and casting method on microstructural and mechanical properties of the cast nanocomposites were investigated. The results showed that in the continual annealing and roll bonding stage, number of SiO 2 agglomerates decreased and mechanical bonding and wettability between most of SiO 2 nanoparticles and the Al1100 matrix were improved by increasing the number of cycles. The results of the casting stage for fabrication of the final composites revealed that the average dendrite length was decreased by additions of nano SiO 2 particles in the form of Al1100-SiO 2 nanocomposite stripes but did not change significantly when the reinforcement was added as raw powder. For samples cast from fully liquid state, the average dendrite length was decreased from 314µm in the monolithic sample to 237µm in the composite sample. Furthermore, the average secondary dendrite arm spacing in the fully liquid cast samples was increased from 17µm for monolithic sample to 28µm for composite sample. This increase is believed to be due to very low thermal conductivity of nano sized SiO 2 particles. For the semisolid cast samples, presence of nano SiO 2 particles caused the average equivalent circle diameter of primary ? Al particles to decrease from 150 to 101µm for samples with 0.1 solid fraction and from 180 to 114µm for samples with 0.2 solid fraction. For composite samples, the average equivalent circle diameter of the secondary ? Al particle was also decreased. It was 49 and 28µm for monolithic samples cast with 0.1 and 0.2 solid fraction and 37 and 30µm for composite samples cast with 0.1 and 0.2 solid fraction, respectively. Hardness in all the composite samples was higher than those of the corresponding monolithic samples. The highest increase was observed in the semisolid sample fabricated by addition of nanocomposite stripes and cast with 0.2 solid fraction. The ultimate shear strength and shear yield strength of the composites produced by addition of nanocomposite stripes were significantly increased compared with those of the matrix alloy. In addition, the semisolid sample cast with 0.2 solid fraction retained about 45% of its ultimate shear strength and 55% of its shear yield strength at 300 ? C. These values for the monolithic matrix alloy was about 34% and 48%, respectively. Keywords : A356-SiO 2 nanocomposites, vortex method, compocasting, continual annealing and roll bonding process, microstructure, shear strength
چکيده در چند دهه اخير تحقيقات در زمينه نانوکامپوزيت‌ها به علت خواص منحصر به فردشان چون استحکام، سختي و دماي کاري بالاتر، بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش نانوکامپوزيت ريختگي A356-SiO 2 با استفاده از فرايندهاي ريخته‌گري گردابي در حالت کاملا مذاب و نيمه‌جامد و با افزودن ذرات تقويت‌کننده به دو صورت SiO 2 خام و ورقه‌هاي کامپوزيتيAl1100-SiO 2 حاصل از فرايند آنيل و نورد اتصالي پيوسته، توليد شد. در ادامه تاثير افزودن SiO 2 و فرايند ريخته‌گري بر خصوصيات ساختاري و مکانيکي نانوکامپوزيت توليدي بررسي گرديد. نتايج حاصل از فرايند آنيل و نورد اتصالي پيوسته نشان داد که تعداد آگلومره‌هاي ذرات SiO 2 با افزايش سيکل‌هاي فرايند نورد کاهش و پيوند مکانيکي و ترشوندگي بين اکثر ذرات و زمينه بهبود مي‌يابد. انتظار مي‌رود با ورود اين ورقه‌ها به مذاب ترشوندگي ذرات تقويت‌کننده‌اي که وارد مذاب شده‌اند با آلياژ زمينه بهبود ‌يابد. نتايج حاصل از مرحله ريخته‌گري و توليد کامپوزيت نهايي نشان داد که اضافه کردن SiO 2 به صورت ورقه‌هاي کامپوزيتي Al1100-SiO 2 به آلياژ زمينه باعث کاهش طول دندريت‌ها به عنوان معيار اندازه دانه‌هاي ساختار زمينه مي‌گردد به طوري که در کامپوزيت‌هاي توليد شده به روش گردابي در حالت کاملا مذاب، طول متوسط دندريت‌ها از 314 ميکرومتر به 237 ميکرومتر کاهش يافت. از طرفي مقدار متوسط فاصله بين بازوهاي ثانويه دندريتي در نمونه‌هاي توليد شده به روش گردابي از 17 ميکرومتر به 28 ميکرومتر افزايش داشت که اين افزايش را مي‌توان ناشي از هدايت حرارتي بسيار کم ذرات تقويت‌کننده SiO 2 در ابعاد نانومتري دانست. در نمونه‌هاي توليد شده به روش نيمه‌جامد حضور ذرات تقويت‌کننده SiO 2 سبب مي‌شود که مقدار متوسط قطر دايره معادل دانه‌هاي ? Al اوليه در نمونه با 1/0 کسر جامد اوليه از 150 ميکرومتر به 101 ميکرومتر و در نمونه با 2/0 کسر جامد اوليه از 180 ميکرومتر به 114 ميکرومتر کاهش يابد. همچنين مقدار متوسط قطر دايره معادل ذرات جامد ثانويه در نمونه‌هاي کامپوزيتي نسبت به نمونه‌هاي غيرکامپوزيتي کاهش نشان داد به طوري که در نمونه‌هاي غيرکامپوزيتي با 1/0 و 2/0 کسر جامد اوليه مقدار متوسط قطر دايره معادل به ترتيب 49 و 28 ميکرومتر و براي نمونه‌هاي کامپوزيتي با 1/0 و 2/0 کسر جامد اوليه اين مقدار به ترتيب 37 و 30 ميکرومتر به دست آمد. مقادير سختي در تمامي نمونه‌هاي کامپوزيتي نسبت به آلياژ تقويت‌نشده افزايش داشت. بيشترين مقدار اين افزايش در کامپوزيت‌هاي توليدي به روش نيمه‌جامد و 2/0 کسر جامد اوليه، ديده شد. استحکام نهايي برشي و استحکام تسليم برشي نانوکامپوزيت‌هاي توليدي با تزريق ورقه‌هاي کامپوزيتي نسبت به آلياژ زمينه افزايش چشم‌گيري داشتند. نانوکامپوزيت‌هاي توليدي به روش نيمه‌جامد و 2/0 کسر جامد اوليه حدود 45 درصد استحکام نهايي برشي و 55 درصد استحکام تسليم برشي خود را در دماي 300 درجه سانتي‌گراد نسبت به دماي محيط حفظ کردند در حالي که اين مقادير براي آلياژ A356 تقويت نشده به ترتيب حدود 34 درصد و 48 درصد بود. کلمات کليدي : نانوکامپوزيت A356-SiO 2 ، ريخته‌گري گردابي در حالت کاملا مذاب، کامپوکست، آنيل و نورد اتصالي پيوسته، ريزساختار، استحکام برشي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی