20960

۲۰۹۶۰

بررسي اثر نوع و اندازه ذرات افزودني به مذاب آلومينيم بر تشكيل فوم آلومينيم

كارشناسي ارشد

انتخاب و شناسايي مواد فلزي

۱۳۹۵

۱۴/۲/۹۸

دكتر سلطانيه

مواد و متالورژي

فوم¬هاي آلومينيمي، مواد سلولي پيچيده¬اي هستند كه در سال¬هاي اخير به¬علت چگالي كم، قابليت جذب انرژي بسيار زياد و عايق صدا بسيار مورد توجه قرار گرفته¬اند. اما ايجاد فوم¬هاي فلزي در مهندسي مواد به-علت سخت بودن فرآيند توليد¬ و مجهول بودن رابطه¬ي ساختار و خواص، به يك چالش تبديل شده است. در اين پژوهش به¬منظور بررسي پارامتر¬هاي موثر در توليد فوم¬هاي فلزي با دمش هوا به آلياژ آلومينيم حاوي ذرات غير فلزي SiC، در ابتدا شرايط ساخت كامپوزيت اوليه مورد نياز بررسي شد. به اين منظور كامپوزيت¬هايي با اندازه ذرات SiC متفاوت (2، 10 و 44 ميكرون) و درصد¬هاي حجمي مختلف (5، 10 و 15) توليد گرديد. به¬منظور بهبود تر¬شوندگي ذرات سراميكي با زمينه، عمليات¬¬ حرارتي اكسيداسيون ذرات در اتمسفر محيط يكبار در دماي C˚950 به مدت يك ساعت و بار دوم در دماي C˚950 به مدت يك ساعت و سپس نگه¬داري در دماي C˚650 به مدت دو ساعت و عمليات مكانيكي آسيا كاري ذرات SiC با پودر آلومينيم به مدت يك ساعت انجام شد. سپس با بررسي ريز¬ساختار و سختي¬سنجي، كامپوزيتي با 10 و 15 درصد حجمي SiC و اندازه¬ي ذرات 10 ميكرون، اكسيد شده در دماي C˚950 به مدت يك ساعت و نگه¬داري در دماي C˚650 به مدت دو ساعت به¬عنوان آلياژ پايه براي توليد فوم انتخاب شد. فوم آلومينيمي در محفظه فولاد زنگ نزن در دماي C˚730 با تزريق هوا به¬صورت تك حفره و با استفاده از چند حفره به درون آلياژ¬ در دبي¬هاي متفاوت cm3/min 30، 40 و 50 توليد گرديد. فوم¬سازي نمونه¬هاي كامپوزيت¬ حاوي 15 درصد حجمي SiC در دو دماي 700 و C˚760 نيز به¬منظور مقايسه انجام گرفت. سپس تصاوير ماكروسكوپي و ميكروسكوپي از فوم و ديواره¬ي سلول¬ها تهيه، تخلخل و چگالي، اندازه¬ي حباب¬ها و ضخامت ديواره¬ي نمونه¬ها اندازه¬گيري شد. با بررسي نتايج مشخص شد كه در دماي دمش C˚730 با افزايش دبي گاز ورودي و درصد حجمي ذرات، اندازه¬ي حباب¬ها از mm 714/7 براي فوم توليد شده با كامپوزيت 10 درصد حجمي SiC در دبي cm3/min 30، به mm4/12 براي فوم توليد شده با كامپوزيت 15 درصد حجمي SiC در دبي cm3/min 50 افزايش يافت. اما چگالي به¬ميزان قابل توجهي از g/cm3 997/0 براي فوم توليد شده با كامپوزيت 10 درصد حجمي SiC در دبي cm3/min 30، بهg/cm3 206/0 براي فوم توليد شده با كامپوزيت 15 درصد حجمي SiC در دبي cm3/min 40 كاهش پيدا كرد. نمونه¬هاي توليد شده توسط دمش به وسيله چند حفره¬ ساختار يكنواخت¬تر و اندازه¬ي حباب كوچك¬تري نشان دادند. واژه‌هاي كليدي: فوم فلزي، فوم آلومينيمي، تزريق گاز، كامپوزيت آلومينيم- SiC، تر¬شوندگي

1398/05/08

Investigating the Effect of Particle Type and Size on Production of Aluminum Foams

5/3/2020 12:00:00 AM

Closed cell aluminum foams are complex cellular materials which have attracted more and more attention due to their low density, excellent energy absorption performance, and effective noise reduction. Metal foams are quite a challenge to materials scientists due to difficulties in manufacturing and partially unknown structure relation to physical and mechanical properties. This study, stir casting technique is utilized to produce Silicon carbide/Aluminum alloy composite. To achieve a homogeneous and suitable distribution, different pre-treatments namely, thermal and mechanical treatments including oxidizing at 950˚C for 1 h, heat treating at 950˚C for 1 h then keeping at 650˚C for 2 h and milling with Al powder has been applied to SiC particles.Then 10% vol. of paricles with 2, 10 and 40 microns size were gradually added to the aluminum matrix. Composite with different volume percentage 5, 10 and 15% of 10 micron reinforcement were fabricated. Observing the composite microstructure using OM and SEM and reveals that reinforcing particles are suitably wetted and dispersed in the 10 micron particles oxidized at 950˚C for 1 h and 2 h at 650˚C. Aluminium alloy foams were produced by air injecting using single and several pores at 730˚C into liquid alloys containing 10 and 15% vol. SiC particles at 30, 40 and 50 cm3/min gas flux. In adition, air was injected to the 15% vol. composite at 700 and 760˚C. Macroscopic and microscopic observation of cell walls of foams were done and density, cell size and prosity were calculated. The Experimental results indicates that the cell size increses with increasing the gas flux along with reduction in density. Morever, the least density was 0.206 g/cm3 for sample with 15% vol. SiC which gas was blown in at 730˚C with 40 cm3/min flux. The samples wich were manufacrued with several pores had uniform and small pore structure. Keywords: Metal foams, Aluminum foams, gas inejection, Aluminum/SiC composite, wetability