25921

بررسي ريزساختار و رفتار سايشي كامپوزيت هاي ريختگي زمينه آلومينيمي با تقويت كننده ي Al2O3 توليد شده به روش ريخته گري گردابي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- ريخته‌گري

1397

1400/9/27

حسن ثقفيان لاريجاني - سيد حسين رضوي

مهندسي مواد و متالورژي

در پژوهش حاضر ريز ساختار و رفتار سايشي كامپوزيت هاي ريختگي با زمينه ي آلياژ آلومينيم 319 مقاوم شده با ذرات آلومينا با قطر متوسط 50 ميكرو¬متر و كسر هاي حجمي 10 و 20 درصد، مورد مطالعه و بررسي قرار گرفتند. ذرات آلومينا از طريق ريخته گري گردابي نيمه جامد به مذاب زمينه اضافه شد. با افزودن 2 درصد وزني منيزيم خالص به مذاب زمينه، اطراف ذرات مقاوم ساز كشش سطحي كاهش و واكنش سطحي افزايش يافت، كه به بهبود ترشوندگي منجر شد. براي بررسي ريز ساختار از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و نوري (OM) استفاده شد. براساس مشاهدات ميكروسكوپي، كامپوزيت حاوي 10 درصد حجمي مقاوم ساز از توزيع ذرات نسبتاً يكنواختي برخوردار بوده است و از اين رو به منظور انجام آزمايش سايش مورد استفاده قرار گرفت. همچنين مشاهده شد با افزودن ذرات آلومينا به آلياژ زمينه بازوهاي دندريتي با ساختاري ظريف تر در اطراف اين ذرات تشكيل شد. سختي در نمونه كامپوزيتي با ريزساختار بهينه نسبت به آلياژ زمينه، از 54 به 93 برينل افزايش يافت. نتايج آزمايش سايش نشان داد كه افزودن ذرات آلومينا به آلياژ زمينه سهم به¬سزايي در بهبود عملكرد سايشي نمونه هاي كامپوزيتي داشته است. بالاترين ميزان بهبود در عملكرد سايشي ، در نمونه بهينه كامپوزيتي كه تحت بار 20 نيوتون و مسافت سايشي 500 متر مورد آزمايش قرار گرفت، به ميزان 60 درصد حاصل شد. بررسي هاي سطوح سايش و نواحي زير آن در نيروهاي عمودي 10و20و30 نيوتون حاكي از مكانيزم هاي احتمالي ورقه¬اي در نمونه كامپوزيتي و چسبان در آلياژ زمينه، بعنوان مكانيزم هاي غالب بوده است.¬ رژيم سايشي در آلياژ زمينه شديد مي باشد. درنمونه بهينه كامپوزيتي در نيروهاي 10و20 نيوتون رژيم سايشي ملايم و با افزايش نيرو به 30 نيوتون رژيم سايشي به سمت شديد ميل پيدا مي كند.

1400/11/03

Investigation of microstructure and abrasive behavior of cast aluminum composites with Al2O3 reinforcment produced by stir casting method

12/18/2022 12:00:00 AM

In the present study, the microstructure and wear behavior of cast composites with 319 aluminum alloy reinforced with alumina particles with an average diameter of 50 µm and 10 and 20 Vol % were studied. Alumina particles were added to the matrix melt by semi-solid Stir casting. By adding 2%Wt Mg to the melt, the surface tension around the reinforcing particles decreased and the surface reaction increased, which improved the wettability. Scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy (OM) were used to study the microstructure. Based on microscopic observations, the composite containing 10Vol% Al2O3 had a relatively uniform particle distribution and was therefore used for wear testing. It was also observed that by adding Al2O3 particles to the alloy, a dendritic arm with a finer structure was formed around these particles. The hardness of the composite specimen with optimal microstructure relative to the base alloy increased from 54 to 93 BHN. The wear test results showed that the addition of Al2O3 particles to the base alloy had a significant share in improving the wear performance of composite samples. The highest improvement in wear performance was 60% in the optimal composite sample that was tested under a load of 20 N and a wear distance of 500 m. Reviews of wear surfaces and sub-areas at vertical forces of 10, 20 and 30 N have indicated the possible delamination mechanisms in the composite sample and adhesive in the base alloy, as the dominant mechanisms. The wear regime in the alloy is severe wear. In the optimal composite model, at 10 and 20 N forces, the wear regime is mild wear and with increasing force to 30 N, the wear regime tends to severe wear.