23512

بررسي عمليات بهسازي و سرعت سرد كردن در آلياژ هايپريوتكتيك Al-17%Si با استفاده از روش آناليز حرارتي

ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1396

1399/11/14

دكتر سعيد شبستري

مهندسي مواد و متالورژي

امروزه آلياژهاي آلومينيم- سيلسيم هايپريوتكتيك به دليل چگالي پايين، استحكام ويژه بالا، مقاومت به سايش و پايداري حرارتي خوب، مورد توجه صنايعي از جمله خودروسازي و هوافضا قرار گرفته¬اند. از آنجايي كه در فرآيندهاي ذوبي كيفيت قطعه و خواص نهايي به شدت متاثر از شرايط انجمادي است، لذا براي بررسي مشخصه¬هاي انجمادي از روش آناليز حرارتي استفاده مي¬گردد. بدين منظور منحني¬هاي سرد شدن آلياژ Al-17%Si در چهار سرعت سرد شدن رسم شده است و تأثير سرعت سرد شدن و افزودن عنصر بهساز فسفر بر مشخصه¬هاي انجمادي اين آلياژها مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي¬دهد كه تغييرات سرعت سرد شدن و افزودن عنصر فسفر به عنوان بهساز، بر مشخصه¬هاي جوانه¬زني و رشد بلورهاي سيلسيم اوليه، دامنه انجماد و دماي پايان انجماد، منحني¬هاي كسر جامد و مشخصه¬هاي واكنش يوتكتيك تاثير گذار است. به گونه¬اي كه افزايش سرعت سرد شدن موجب افزايش دماي جوانه¬زني سيلسيم¬هاي اوليه، تحت تبريد جوانه¬زني، دماي جوانه¬زني فازهاي يوتكتيك، دماي پايان انجماد و دامنه انجماد مي¬شود. با افزايش سرعت سرد شدن از ˚C/s 14/0 به 26/0، 84/0 و ˚C/s 04/2 اندازه بلورهاي سيلسيم اوليه به ترتيب 5/37، 50 و 74 درصد كاهش يافت. همچنين افزودن عنصر بهساز، موجب افزايش دماي جوانه¬زني بلورهاي سيلسيم اوليه و دماي جوانه¬¬زني فازهاي يوتكتيك، افزايش بازه دمايي و زماني انجماد و كاهش دماي پايان انجماد نسبت به حالت بهسازي نشده مي¬گردد. افزودن عنصر فسفر باعث تغيير مورفولوژي سيلسيم¬هاي اوليه از نامنظم به چند وجهي شده و نيز باعث كاهش 60 –70 درصدي اندازه آن¬ها مي¬گردد.

1400/02/26

Evaluation of refinement and cooling rate in Al-17%Si hypereutectic alloy using thermal analysis method

2/3/2022 12:00:00 AM

Today, hypereutectic aluminum-silicon alloys have attracted the attention of industries such as automotive and aerospace due to their low density, high specific strength, abrasion resistance and good thermal stability. Since in smelting processes, the quality of the part and the final properties are strongly affected by the solidification conditions, so the thermal analysis method is used to investigate the solidification characteristics. For this purpose, the cooling curves of Al-17% Si alloy have been plotted at four cooling rates and the effect of cooling rate and addition of phosphorus refining element on the solidification characteristics of these alloys has been investigated. The results show that changes in cooling rate and addition of phosphorus as an optimizer affect the nucleation characteristics and growth of primary silicon crystals, solidification range and temperature, solid fraction curves and eutectic reaction characteristics. As the cooling rate increases, the nucleation temperature of the primary silicons, nucleation undercooling, nucleation temperature of the eutectic phases and solidification temperature and range increases. By increasing the cooling rate from 0.14 c/s to 0.26, 0.84 and 2.04 C/s, the size of primary silicon crystals decreased by 37.5, 50 and 74%, respectively. Also, the addition of the improving element increases the nucleation temperature of the primary silicon crystals and the nucleation temperature of the eutectic phases, increases the solidification temperature and time range, and decreases the solidification end temperature compared to the unrefined state. Addition of phosphorus changes the morphology of primary silicons from irregular to faceted and also reduces their size by 60-70%.

آناليز حرارتي , منحني هاي سرد شدن , آلياژ هايپريوتكتيكAl-17%Si , رفتار انحمادي , تاثير فسفر , ريزساختار

thermal analysis , cooling curves , Al-17%Si hypereutectic alloy , solidification behavior , phosphorus effect , Microstructure