Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Panepour,Mahmood Meratian isfahani
مسعود پنجه پور (استاد مشاور) محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Sanayei
محسن صنایعی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Among all metal matrix composites, aluminum matrix composites are one of the applicable kinds of composites in vehicle manufacturing, aerospace and military industries due to their high strength, wear and oxidation resistance and low thermal expansion coefficient. In Situ method is one of the new routes for aluminum composites' manufacturing in which reinforcement phase is formed within the matrix through chemical reaction between elements or other compounds with elements. In this case, small size reinforcement particles with an appropriate dispersion in the matrix are obtained. The most important advantage of In Situ method is the suitable wettability of reinforcement particles by the melt. In this research, zinc oxide and copper oxide powders were utilized as additive materials to aluminum melt for In Situ synthesis of Al-Al2O3 composite. For this purpose, activated aluminum-zinc oxide Powder mixture was combined with copper oxide powder and injected to aluminum melt. After finishing of the injection process, cast composite slurry was solidified in a high pressure squeeze casting system. By the chemical reaction of metallic oxides with aluminum melt, in addition to the formation of alumina particles, zinc and copper elements were formed and dissolved in the matrix which resulted to synthesis of alloyed matrix. In order to detection of the ignition temperature of aluminothermy reaction of zinc oxide and copper oxide in activated powder samples and multi powder mixture in comparison with the similar quantity in non activated samples, differential thermal analysis(DTA) technique was employed. The result showed the considerable reduction for ignition temperature of aluminothermy reaction in activated and multi powder mixture samples. Effective parameters in casting process of composite materials were determined through obtained results from phase analysis of slag and chemical analysis of primary samples. In order to evaluation of size and dispersion of alumina particles, scanning electron microscopy was employed. Scanning electron microscopy micrographs showed the more appropriate dispersion and bigger size of alumina particles obtained from reaction of aluminum with multi powder mixture in comparison with those particles obtained from reaction of zinc oxide solely. In order to mechanical properties evaluation of composite samples, a corresponding monolithic sample with similar chemical composition related to each composite sample was fabricated and hardness, compression and tensile tests were applied to both monolithic and composites samples. Comparative results revealed the higher tensile and compression strength and lower elongation for composite samples in comparison with monolithic samples. Key Words: Metal Matrix Composite, In Situ, Aluminothermy reaction, Squeeze Casting, Microstructure
از میان انواع کامپوزیت های زمینه فلزی می توان به کامپوزیت های زمینه آلومینیومی اشاره نمود که به دلیل خواصی همچون استحکام ویژه بالا، مقاومت به سایش خوب، ضریب انبساط حرارتی پایین و مقاومت به اکسیداسیون بالا، کاربرد زیادی را در صنعت خودروسازی، صنایع نظامی و صنایع هوا فضا پیدا کرده اند. روش درجا (In Situ) یکی از روش‌های جدید ساخت کامپوزیت‌های زمینه آلومینیومی است که در آن فاز تقویت کننده داخل زمینه تولید می‌شود و در حقیقت فاز تقویت کننده از طریق انجام واکنش های شیمیایی بین عناصر یا بین عناصر و ترکیب های دیگر درون فاز زمینه ایجاد می شود. بنابراین، فاز تقویت کننده با ابعاد ریز و توزیع یکنواختی در زمینه پراکنده می‌شود. مزیت عمده روش درجا، ترشوندگی مناسب ذرات تقویت کننده توسط مذاب می باشد. در این پژوهش برای تولید کامپوزیت Al-Al 2 O 3 به روش درجا، از پودر اکسید مس و اکسید روی به عنوان مواد افزودنی به مذاب آلومینیوم خالص استفاده شد. بدین منظور، مخلوط پودری آلومینیوم و اکسید روی پس از فعال سازی مکانیکی، با اکسید مس ترکیب و به مذاب آلومینیوم تزریق گردید. پس از تزریق پودر فعال به عمق مذاب، دوغاب کامپوزیتی حاصل تحت فشار در یک سیستم ریخته‌گری کوبشی منجمد شد. با واکنش بین این اکسیدها با مذاب، علاوه بر ذرات آلومینا، عناصر مس و روی نیز تولید شدند که حل شدن آنها در مذاب آلومینیوم باعث آلیاژی شدن زمینه گردید. به منظور بررسی دمای شروع واکنش های آلومینوترمیک آکسید روی و اکسید مس در نمونه های پودری فعال شده و همچنین نمونه های مخلوط چندگانه و مقایسه آنها با نمونه های فعال نشده، از روش آنالیز حرارتی دیفرانسیلی استفاده شد. مشاهده شد که با انجام عملیات فعال سازی و همچنین استفاده از مخلوط پودری چندگانه ، دمای واکنش های آلومینوترمیک اکسید روی و اکسید مس بطور چشمگیری کاهش یافت. پارامترهای موثر در روش ریخته گری نمونه های کامپوزیتی با استفاده از نتایج آنالیز فازی سرباره و آنالیز عنصری نمونه های اولیه تولید شده بررسی شدند. برای ارزیابی اندازه و توزیع ذرات آلومینا در نمونه کامپوزیت تولید شده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی استفاده شد. مشاهده این تصاویر نشان داد که ذرات آلومینای حاصل از واکنش آلومینیوم با مخلوط چندگانه پودری اکسید روی- اکسید مس در مقایسه با ذرات مشابه حاصل از واکنش آلومینیوم با اکسید روی، بزرگتر و از توزیع بهتری در زمینه برخوردار هستند. برای ارزیابی خواص مکانیکی نمونه‌های کامپوزیت تولیدی، متناظر با هر نمونه یک نمونه غیرکامپوزیتی با ترکیب شیمیایی یکسان تولید و آزمایش‌های سختی، فشار وکشش در دمای محیط بر روی نمونه‌ها انجام شد. خواص مکانیکی نمونه‌های کامپوزیتی با نمونه غیر کامپوزیتی متناظر آن مقایسه و نتایج نشان داد برای تمامی شرایط استحکام فشاری و کششی و سختی نمونه کامپوزیتی افزایش و درصد افزایش طول کاهش یافت. واژگان کلیدی : کامپوزیت زمینه فلزی، روش درجا، واکنش آلومینیوترمیک، ریخته‌گری کوبشی، فعال سازی مکانیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی