7107

بررسي اثر فسفر بر بهسازي و اندازه ذرات Mg2Si در كامپوزيت ريختگي Al-20%Mg2Si

كارشناسي

مهندسي مواد و متالورژي

1399

دكتر سعيد قدرت نما شبستري

1399/11/14

مواد و متالورژِي

چكيده در آﻟﻴﺎژﻫﺎى ﻫﺎﻳﭙﺮﻳﻮﺗﻜﺘﻴﻚ آﻟﻮﻣﻴﻨﻴﻢ - ﺳـﻴﻠﻴﺴﻴﻢ در ﺣﺎﻟﺖ رﻳﺨﺘﻪﮔﺮى ﻣﺮﺳﻮم، ﺳﻴﻠﻴﺴﻴﻢ اوﻟﻴﻪ درﺷﺖ و زاوﻳـﻪدار ﺑﻮده ﻛـﻪ اﻳﻦ اﻣﺮ ﺑﺎﻋﺚ ﻛﺎﻫﺶ ﺧﻮاص ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻰ ازﺟﻤﻠﻪ، ﭼﻘﺮﻣﮕﻰ ﺷـــﻜﺴـــﺖ، اﺳـــﺘﺤﻜﺎم و اﻧﻌﻄﺎفﭘﺬﻳﺮى ﻣﻰﺷﻮد در آﻟﻴﺎژﻫﺎى Al-Si ﺧﻮاص ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻰ ﺗﺎ ﺣﺪود زﻳﺎدى ﺗﺤﺖ ﺗﺄﺛﻴﺮ اﻧﺪازه، ﺷﻜﻞ و ﺗﻮزﻳﻊ ذرات ﺳـﻴﻠﻴﺴﻴﻢ، آﺧﺎلﻫﺎ، DAS و اجزاي ﻳﻮﺗﻜﺘﻴﻚ است. در ميان انواع فازهاي تقويت كننده‌اي كه به صورت ذره اي در كامپوزيت هاي زمينه فلزي مورد استفاده قرار مي گيرند، Mg2Si كمترين چگالي را دارد و بنابراين از پتانسيل بالايي براي استفاده به عنوان تقويت كننده در كامپوزيت هاي زمينه آلومينيمي سبك وزن برخوردار است. ذرات Mg2Si اوليه بايد به گونه‌اي بهسازي شوند تا در اثر آن خواص مكانيكي نظير استحكام، سختي و شكل پذيري قطعات بهبود يابند. در ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖﻫﺎى اﺻـﻼحﺷـﺪه ﺑﺎ 05/0 درﺻﺪ اﺳﺘﺮاﻧﺴﻴﻢ ﻣﻮرﻓﻮﻟﻮژى ذرات Mg2Si ﭼﻨﺪوﺟﻬﻰ ﺑﻪاﻧﺪازه μm 40 ﻣﻰرﺳـﺪ. ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ اﺳـﺘﺮاﻧﺴﻴﻢ ﺑﻪ 1/0 درﺻﺪ وزﻧﻰ ﻣﻮرﻓﻮﻟﻮژى ذرات Mg2Si اوﻟﻴﻪ ﺑﻪ ﭼﻬﺎرﮔﻮش ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻰﻳﺎﺑﺪ و وﻗﺘﻰ ﻣﻴﺰان اﺳـﺘﺮاﻧﺴــﻴﻢ ﺑﻪ ﻣﻴﺰان 15/0 درﺻﺪ وزﻧﻰ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻰﻳﺎﺑﺪ ﻣﻮرﻓﻮﻟﻮژى ذرات Mg2Si اوﻟﻴﻪ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻧﻤﻰﻛﻨﺪ. ﺗﺄﺛﻴﺮ اﺿﺎﻓﻪ ﻛﺮدن ﺳﺪﻳﻢ ﺑﺮ روى ذرات Mg2Si اوﻟﻴﻪ به اين صورت است كه ﻣﻮرﻓﻮﻟﻮژى ذرات Mg2Si اوﻟﻴﻪ از دﻧﺪرﻳﺘﻰ ﺑﻪ ﭼﻨﺪوﺟﻬﻰ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻰﻛﻨﺪ و اﻧﺪازه ذرات ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻰﻳﺎﺑﺪ. اصلاح معمولاً با افزودن عناصر خاكي كمياب ، فلوتايتنات پتاسيم ، ليتيم ، نمك سديم ، فسفر يا استرانسيم حاصل مي شود. در ميان اينها ، فسفر معمولاً در جايي مورد استفاده قرار مي گيرد كه ذرات آلومينيم فسفيد (AlP) كه در مذاب تشكيل مي شوند به عنوان هسته هاي مؤثر براي فاز اوليه Mg2Si عمل مي كنند. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه ﻧﺸﺎن ﻣﻰدﻫﻨﺪ ﻛﻪ اﻓﺰودن ﻓﺴﻔﺮ ﺑﻪ آﻟﻴﺎژ Al-Si ﻓﻘﻂ ﺑﺮ روى اﻧﺪازه ذرات Si اوﻟﻴﻪ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﮔﺬاﺷـﺘﻪ و ﺗﺄﺛﻴﺮى روى ﺳﻴﻠﻴﺴﻴﻢ ﻳﻮﺗﻜﺘﻴﻜﻰ ﻧﻤﻰﮔﺬارد. با افزودن فسفر ، مورفولوژي فاز اوليه Mg2Si از دندريت درشت به شكل چند وجهي ريز تغيير مي‌كند و اندازه ذرات از 350 به 60 ميكرومتر كاهش مي‌يابد ولي اين عنصر تاثيري بر شكل و اندازه ذرات يوتكتيك ندارد. هدف از اين تحقيق، بررسي تاثير عنصر فسفر بر مورفولوژي، اندازه، توزيع ذرات Mg2Si در كامپوزيت ريختگي Al-20%Mg2Si است. همچنين نقش اين عنصر در فرآيند جوانه‌زني و تشكيل اين نوع تركيب بين فلزي در كامپوزيت مذكور از طريق ترسيم منحني‌هاي انجمادي با تكنيك آناليز حرارتي مورد بررسي قرار مي‌گيرد.