21286

21286

به‌كارگيري روش تيكسوفورج در شكل‌دهي كامپوزيت پايه آلومينيومي و مطالعه خواص مكانيكي آن

دكتري تخصصي

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

1392

1398/02/12

دكتر محمد صديقي

مكانيك

استفاده از تقويت كننده آمورف فلزي در كامپوزيت هاي زمينه سبك، از اهميت زيادي برخوردار است و مي توان از آن ها، براي برطرف كردن معايب تقويت كننده هاي متداول، استفاده نمود. در تحقيقات انجام شده تا كنون در زمينه ساخت كامپوزيت هاي زمينه آلومينيومي تقويت شده با ذرات آمورف، از روش ها حالت جامد و مايع استفاده شده است. با توجه به مزاياي زياد روش هاي حالت نيمه جامد براي توليد مواد كامپوزيتي، هم چنين خواص كامپوزيت هاي زمينه آلومينيومي تقويت شده با ذرات آلياژهاي آمورف، اين روش هاي ساخت كمتر مورد توجه قرار گرفته است. در تحقيق حاضر به امكان سنجي ساخت كامپوزيت زمينه آلومينيوم با تقويت كننده آمورف به روش تيكسوفورج پودري، و بررسي خواص ساختاري و استحكامي آن، پرداخته شد. به منظور توليد پودر آلومينيوم 520، از بازيافت براده، استفاده گرديد. با تغيير شرايط آسياب كاري، 3 نوع پودر به منظور بهبود اندازه پودر و راندمان بازيافت، توليد شد. نمونه هاي بدون تقويت كننده توليد شده با تيكسوفورج پودري و 3 نوع پودر آلومينيوم، كاملاً متراكم شده، داراي دانسيته بالا، و خواص مكانيكي ارتقاء يافته اي نسبت به حالت ريختگي بودند. در واقع فرآيند توليد موجب ريز شدن ساختار و اصلاح آن شده است. در اين نمونه ها سختي راكول A نسبت به حالت ريختگي (HRA23) به ترتيب، HRA 47، 57 و 61 به دست آمد. هم چنين استحكام تسليم فشاري نسبت به حالت ريختگي (MPa228) 126% ، 228% و 336% افزايش داشت. از آلياژ آمورف پايه نيكل Ni60Nb40 با پايداري حرارتي بالا، 3 نوع پودر به منظور بهبود شرايط فرآيندي و مواد اوليه، توليد و به عنوان تقويت كننده، استفاده شد. نمونه هاي كامپوزيتي متراكم، با درصد تقويت كننده مختلف ساخته شد. نمونه هاي كامپوزيتي با 30 درصد حجمي تقويت كننده، نسبت به حالت ريختگي به ترتيب ( با استفاده از 3 نوع پودر) به سختي راكول A، HRA 48، 62 و 67 رسيدند. هم چنين استحكام تسليم فشاري اين نمونه ها به ترتيب، MPa553، 875، و 1305، نسبت به حالت ريختگي (MPa228) 143% ، 284% و 472% افزايش داشته است. با انجام تست كشش بر نمونه ساخته شده با پودرهاي نوع سوم، كه داراي بهترين اندازه دانه پودر، راندمان توليد بوده، استحكام تسليم MPa1009 به دست آمد. با توجه به نتايج به دست آمده در اين پژوهش، خواص مكانيكي به مراتب بالاتر از خواص گزارش شده در تحقيقات مشابه است. براساس طراحي آزمايشات انجام شده، مدل رياضي براي خواص استحكامي كامپوزيت ها ارائه شد. با تغيير پارامترهاي اصلي (كسر حجمي تقويت كننده، دما و فشار فرآيند) و متغير پاسخ (سختي، استحكام تسليم فشاري و كششي)، مشخص شد، كه پارامتر درصد تقويت كننده و سپس فشار، بيشترين تاثير را بر پاسخ ها داشته است.

1398/08/18

Application of thixoforging method in forming aluminum matrix composite and investigation of mechanical properties

5/1/2020 12:00:00 AM

Powder thixoforging was used to produce amorphous reinforced Al-matrix composites from recycled Al powders obtained from ball-milled cast Al520 end-milled billets. The prior investigations on AAMCs fabrication were focused on processing in solid and liquid state. Nevertheless, there is no investigation on the AAMCs production by semisolid method. Considering the semisolid powder forming advantages, we present another rout of fabricating high-efficient AAMC with high quality and mechanical properties. Tree kind of Al powders were prepared in deferent paticles size and morphology. The unreinforced thixoforged samples reached near full density. Due to the refinement and modification of the microstructure during powder ball milling the mechanical properties improved compared to as cast condition. The hardness of thixoforged monolithic matrix alloys were, respectively, 47, 57, and 61 HRA in defferent samples (for as cast 23 HRA). The compressive yield strength of this samples were, respectively, 126%, 228%, and 336% increased in compared to as cast sample (228 MPa). Tree kind of Ni¬60Nb40 reinforcement with different size, morphology, and thermal stability, were produced. The hardness of composites with 30 vol.% reinforcement content increased 48, 62, and 67HRA for tree type powders using. The compressive yield strength of this samples were, respectively, 143%, 284%, and 472% increased in compared to as cast sample. The tensile yield strength of the best composite reached to 1009MPa. Taking into account of whole AAMCs investigations, this combination of properties is the best untill now.