17748

17748

بررسي تاثير افزودن SiO2 ،TiO2 وAl2O3 در تغييرات خواص FGM نمونه آلومينيوم توليد شده به روش متالورژي پودر

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

تير 1396

دكتر مرتضي تميزي فر

مواد و متالورژي

آلومينيوم به خاطر خواص ويژه اي كه دارد در زمينه ساخت كامپوزيت و مخصوصا در ساخت كامپوزيت هاي زمينه فلزي مورد توجه ويژه اي قرار مي گيرد. در اين تحقيق به ساخت كامپوزيت مدرج تابعي با زمينه آلومينيوم پرداخته شده است. روش استفاده شده براي ساخت اين كامپوزيت روش پودري است. هدف اين تحقيق بررسي تاثير پارامتر هاي مختلف مثل دما و زمان زينتر ، مقدار ذرات مقاوم ساز و اتمسفر بر خواص كامپوزيت هاي زمينه آلومينيوم با ذرات مقاوم ساز Al2O3 ، SiO2 و TiO2 است. اندازه ذرات آلومينيوم حدود 30 ميكرومتر با درصد خلوص بالا 5/99 درصد ، Al2O3 با اندازه ذرات متوسط 10 ميكرو متر ، SiO2 با اندازه ذرات متوسط 100 ميكرومتر و TiO2 با اندازه ذرات متوسط 30 ميكرومتر است. بعد از تركيب پودر آلومينيوم با درصدهاي وزني 5 ، 10 و 15 از پودرهاي مقاوم ساز ، پودر حاصله با استفاده از پرس تك محور فشرده شد. براي زينتر كامپوزيت از دماهاي 550 و 650 درجه سانتي گراد و زمان 2 ساعت در كوره مقاومتي استفاده شد . همچنين براي بررسي تاثير زمان زينتر بر روي خواص كامپوزيت از زمان 7 ساعت نيز در دماي 550 درجه سانتي گراد استفاده شد . براي بررسي تاثير اتمسفر از دماي 550 درجه سانتي گراد به مدت 2 ساعت در كوره تيوبي محافظ با گاز آرگون استفاده شد. براي بررسي تاثير مقاوم سازها در كنار هم در زمينه آلومينيوم ، كامپوزيت هاي Al-Al2O3-SiO2 ، Al-Al2O3-TiO2 و Al-SiO2-TiO2 ساخته شد و در كوره مقاومتي در دماي 550 درجه سانتي گراد به مدت 2 ساعت قرار داده شد. همچنين براي بررسي نحوه توزيع مقاوم ساز در زمينه و سطح شكست نمونه از تصاوير SEM ، نحوه توزيع عناصر در نمونه از X-ray Map و براي آناليز نقطه اي از EDS استفاده شد. بر اساس نتايج به دست آمده با افزايش درصد وزني مقاوم ساز سختي كامپوزيت افزايش پيدا كرد. با افزايش Al2O3 ، TiO2 و SiO2 از 5 به 15 درصد ، سختي به ترتيب از 31 به 38 ، 26 به 38 و 22 به 32 ويكرز تغيير پيدا كرد. با تغيير دماي زينتر از 550 به 650 درجه سانتي گراد سختي كاهش پيدا كرد و دانه هاي زمينه درشت تر شد و همچنين چگالي افزايش پيدا كرد. به عنوان مثال سختي كامپوزيت با 10 درصد وزني آلومينا از 36 ويكرز در دماي 550 درجه سانتي گراد به 27 ويكرز در دماي 650 درجه سانتي گراد كاهش پيدا كرد. در سختي كامپوزيت با ذرات مقاوم ساز با تغيير اتمسفر از هوا به گاز آرگون سختي افزايش پيدا كرد و دانه بندي و ريزساختار همگن تر شد. سختي كامپوزيت با ذرات مقاوم ساز Al2O3 از 36 به 44 ، SiO2 از 36 به 38 و TiO2 از 28 به 35 ويكرز افزايش پيدا كرد.

1396/06/12

1/1/1900 12:00:00 AM

Aluminum is very remarkable due to its unique properties in the field of composite fabrication, especially in MMC,s. In this research, a functional graded composite with Aluminum matrix is fabricated. The method used for this composite is powder method. The purpose of this study is to investigate effect of various parameters such as sintering temperature, sintering time, reinforcement particle content and atmosphere on the properties of Aluminum composites with Al2O3, SiO2 and TiO2 reinforcement particles.The size of the Aluminum particles is about 30 μm with a purity of 99.5%, Al2O3 with an average particle size of 10 μm, SiO2 with a average particle size of 100 μm, and TiO2 with an average particle size of 30 μm. After mixing Aluminum powder with 5, 10, and 15 weight percent of reinforcement, the powder was compressed using a single axis press.for sintering of composite temperature of 550 ° C and 650 ° C and 2 hours in resistive furnace was used. Also , to investigate the effect of sinter time on composite properties 7 hours at 550 ° C was used. To study the effect of the atmosphere at 550 ° C for 2 hours, an argon gas protective tube furnace was used.Al-Al2O3-SiO2, Al-Al2O3-TiO2 and Al-SiO2-TiO2 composites were fabricated to determine the effect of reinforcements alongside in Aluminum matrix, and placed in a resistance furnace at 550 ° C for 2 hours. Also, to study the distribution of reinforcement in the matrix and the fracture surface of the specimen, SEM images, the distribution of elements in the sample the X-ray map and for field analysis EDS were used. It was concluded that with increasing weight percent of reinforcement from 5 to 15 percent, the composite hardness increases respectively from 31 to 38 ، 26 to 38 and 22 to 32. By changing the sintering temperature from 550 to 650 ° C, the hardness decreased, and the grain of the matrix became coarser and the density increased.for example hardness of composite with 10 weight percent of Alumina decreased from 36 to 27 vickers by increasing temperature from 550 ° C to 650 ° C. By changing the atmosphere to argon gas, the hardness increased, and the granulation and microstructure became more homogeneous.hardness of composite with reinforcement particles of Al2O3 from 36 to 44 ، SiO2 from 36 to 38 and TiO2 from 28 to 35.