اميرحسين ياري

The Effect of Casting Thickness on the Microstructure an‎d Mechanical Properties of AlSi10Mg Alloy

آلياژ AlSi10Mg يك آلياژ هيپوئوتكتيك سبك و با استحكام بالا است كه به‌دليل نسبت بالاي استحكام به وزن و قابليت رسانش حرارتي مناسب، در صنايع هوافضا، خودروسازي و الكترونيكي كاربرد گسترده‌اي دارد. به طور كلي، آلياژهاي هيپوئوتكتيك آلومينيوم-سيليسيم به دليل چگالي كم، خواص ريخته‌گري خوب و نيز استحكام، مقاومت خوردگي و مقاومت سايشي بالا، جزو آلياژهاي پركاربرد در قطعات سازه‌اي محسوب مي‌شوند. در فرآيندهاي ريخته‌گري، ضخامت قطعه نقش مهمي در نرخ سرد شدن دارد: بخش‌هاي ضخيم‌تر ديرتر سرد مي‌شوند و نرخ سردشوندگي پايين‌تري دارند كه منجر به ريزساختار درشت‌تر و خواص مكانيكي ضعيف‌تر مي‌شود، در حالي كه بخش‌هاي نازك‌تر با سردشدن سريع‌تر، ريزساختار ظريف‌تر و خواص مكانيكي بالاتري نشان مي‌دهند. هدف اين پژوهش بررسي تأثير ضخامت نمونه بر خواص ريزساختاري و مكانيكي آلياژ AlSi10Mg است. به‌طور مشخص، رابطه بين ضخامت نمونه و پارامترهايي مانند اندازه دانه و فاصله بازوهاي دندريت (DAS) و همچنين خواص مكانيكي شامل استحكام تسليم، مقاومت كششي و سختي مورد ارزيابي قرار خواهد گرفت. در اين مطالعه، نمونه‌هايي با ضخامت‌هاي مختلف توسط فرآيند ريخته‌گري تهيه شدند. خواص مكانيكي هر نمونه با آزمون كشش و آزمون سختي برنيل اندازه‌گيري شد. ريزساختار نمونه‌ها نيز با استفاده از روش‌هاي متالوگرافي (مشاهده ميكروسكوپي پس از اچ شيميايي) مورد بررسي قرار گرفت. يافته‌هاي كلي نشان مي‌دهند كه كاهش ضخامت نمونه (نرخ سردشوندگي بالاتر) به ريزساختار ظريف‌تر منجر مي‌شود؛ به اين معني كه دانه‌ها و فاصله بازوهاي دندريت كوچك‌تر شده و استحكام نهايي و تسليم و همچنين سختي نمونه افزايش مي‌يابد. به عنوان مثال، مطالعات آزمايشگاهي نشان داده است كه سرعت سردشوندگي بالا (نمونه‌هاي نازك) موجب كاهش DAS و افزايش قابل توجه استحكام كششي مي‌شود، در حالي كه نرخ سردشدوندگي پايين‌تر (نمونه‌هاي ضخيم) باعث افزايش DAS و افت استحكام مي‌گردد. نتايج ساير پژوهش‌ها نيز تأييد كرده است كه ساختار درشت‌تر (دانه‌ها و ذرات سيليسيم بزرگ‌تر) خواص مكانيكي ضعيف‌تري ايجاد مي‌كند. در نتيجه مي‌توان نتيجه‌گيري كرد كه ضخامت قطعه رابطه مستقيمي با DAS دارد . ضخامت بيشترDAS بزرگ‌تر و رابطه معكوسي با خواص مكانيكي دارد. به بيان ديگر، نمونه‌هاي ضخيم‌تر به دليل ساختار دندريتي درشت‌تر داراي استحكام و سختي پايين‌تري هستند، در حالي كه نمونه‌هاي نازك‌تر به ساختار ظريف‌تر و استحكام بالاتري مي‌رسند. اين نتايج با مفاهيم نظري مانند معادله هال-پچ و اثر اندازه دانه قابل تبيين هستند.