عنوان

ارتباط بین ریز ساختار و خواص مکانیکی در کامپوزیت Al-SiC-Al۲O۳ فرآوری‌شده به روش ریخته‌گری همزدنی

IR

۴۷۱۲پ

فارسی

IR

ارتباط بین ریز ساختار و خواص مکانیکی در کامپوزیت Al-SiC-Al۲O۳ فرآوری‌شده به روش ریخته‌گری همزدنی

[پایان‌نامه]

.Relationship between microstructure and mechanical properties in Al-SiC-Al۲O۳ composite processed by stir casting method

/وحید حسنعلی‌پور اورنک

: مهندسی مواد

، ۱۴۰۱

۷۹ص.

:

زبان: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

کارشناسی ارشد

مهندسی مواد- شناسایی و انتخاب مواد

۱۴۰۱/۰۶/۰۱

صنعتی سهند

استفاده از آلیاژهای آلومینیم در کامپوزیت‌های زمینه فلزی به دلیل چگالی کم، هدایت حرارتی بالا و استحکام ویژه بالا که منجر به کاهش وزن و در نتیجه مزیت اقتصادی قابل توجهی می‌شود، افزایش چشمگیری داشته است .در پژوهش حاضر با استفاده از ذرات SiC وAl ۲O۳ با متوسط اندازه ذرات به ترتیب m ۸۰ و m ۶۰ از طریق روش ریخته‌گری همزدنی کامپوزیت‌های زمینه آلومینیم در سه دسته تهیه شده و ارتباط بین ریز ساختار و خواص مکانیکی آن‌ها بررسی شد .دسته اول شامل کامپوزیت‌هایSiC - Alبا ۱/۷، ۳/۴ و ۶/۸ درصد حجمی از ذرات، دسته دوم شامل کامپوزیت هایAl- Al۲O۳ با ۱/۴، ۲/۸ و ۵/۶ درصد حجمی از ذرات و دسته سوم شامل کامپوزیت‌های هیبریدیAl-SiC- Al۲O۳ با درصد حجمی ثابت ۳/۴ از ذرات SiC و تغییر درصد حجمی ذراتAl ۲O۳ مطابق با تغییرات دسته دوم بود .در این فرآیند پس از رسیدن مذاب به دمای ۷۵۰، همزمان با ورود یکنواخت ذرات، مذاب با سرعت rpm ۶۰۰ همزده شده و پس از ۲۰ دقیقه، مذاب در قالب فلزی ریخته شد .هر سه دسته نمونه پس از ریخته‌گری تحت فرآیند نورد داغ در دمای ۴۵۰ قرار گرفتند .بیشترین استحکام کششی کامپوزیت‌های ریختگیSiC - Alدر ۳/۴ درصد حجمی از ذرات معادل MPa ۷۴ بدست آمد؛ از این‌رو به عنوان درصد بهینه برای استفاده در کامپوزیت هیبریدی انتخاب شد .بر اساس مشاهدات ریزساختاری کاهش استحکام بعد از نمونه حاوی ۴/۴ درصد حجمی از ذرات، به دلیل افزایش حضور کلوخه‌های ذرات و تخلخل می‌باشد .در کامپوزیت‌های نورد شدهSiC - Alبا افزایش درصد حجمی، استحکام کششی تا MPa ۱۳۵ برای کامپوزیت حاوی ۶/۸ درصد حجمی از ذرات افزایش یافته ولی در نمونه‌هایAl- Al۲O۳ بیشترین استحکام کششی در نمونه حاوی ۱/۴ درصد حجمی از ذرات (MPa ۱۱۴) بوده و با افزایش درصد وزنی کاهش یافت .روند مشابه نمونه‌های دسته دوم در مورد کامپوزیت‌های هیبریدی نیز دیده شد، به طوری‌که بیشترین استحکام (MPa ۱۴۹) مربوط به نمونهAl -۴.۳SiC -۴.۱Al۲O۳ بدست‌آمد .نمونه‌های حاوی ذراتAl ۲O۳ درصد تخلخل بالاتری را نسبت نمونه‌های حاوی SiC نشان دادند؛ در نمونه های هیبریدی نیز با افزایش درصد حجمی ذرات آلومینا، تخلخل تا ۷ درصد افزایش یافت‌؛ به طوری‌که حتی فرآیند نورد هم قادر به کاهش قابل توجه تخلخل نبود که این یکی از دلایل کاهش استحکام با افزایش درصد آلومینا است .بررسی‌های ریزساختاری نمونه‌های نورد شده شکسته شدن کلوخه‌های ذرات و توزیع آن‌ها در جهت نورد را نشان می‌دهد .سختی نمونه‌های حاوی ذرات SiC بیشتر از نمونه‌های حاوی ذراتAl ۲O۳ بوده و سختی کامپوزیت هیبریدی مقادیر بیشتری را نسبت به هر دو نشان داد؛ ضمن آنکه انجام عملیات نورد سختی بالاتری را نسبت به نمونه‌های ریختگی بدست داد .در این پژوهش کامپوزیتAl -۴.۳SiC -۴.۱Al۲O۳ نورد شده خواص کششی بهینه‌ای بدست داد که می‌تواند به دلیل توزیع یکنواخت و کاهش میزان تخلخل‌های گازی و انقباضی باشد.

The use of aluminum alloys in metal matrix composites has increased dramatically due to their low density, high thermal conductivity, and high specific strength, which leads to weight reduction and, as a result, a significant economic advantage. In the present study, using SiC and Al2O3 particles with an average particle size of 80 m and 60 m respectively, aluminum matrix composites were prepared in three batches through the stir casting method and the relationship between their microstructure and mechanical properties was investigated. The first category includes Al-SiC composites with 1.7, 3.4 and 6.8 percent by volume of particles, the second category includes Al-Al2O3 composites with 1.4, 2.8 and 5.6 percent by volume of particles and the third included Al-SiC-Al2O3 hybrid composites with a fixed volume percentage of 3.4 SiC particles and a change in the volume percentage of Al2O3 particles according to the changes of the second category. In this process, after the melt reaches a temperature of 750 , at the same time as the particles enter uniformly, the melt is stirred at a speed of 600 rpm and after 20 minutes, the melt is poured into a metal mold. After casting, all three batches of samples were subjected to hot rolling process at 450. The highest tensile strength of cast Al-SiC composites was obtained at 3.4 volume percent of particles equal to 74 MPa; Therefore, it was chosen as the optimal percentage for use in hybrid composite. According to the microstructural observations, the decrease in strength after the sample contains 4.4 percent by volume of particles is due to the increased presence of particle agglomerates and porosity. In Al-SiC rolled composites, with increasing volume percentage, the tensile strength increased up to 135 MPa for the composite containing 6.8 by volume of particles, but in Al-Al2O3 samples, the highest tensile strength was in the sample containing 1.4 by volume of particles (114 MPa) and decreased with increasing weight percentage. The same trend as the samples of the second category was also seen in the case of hybrid composites, so that the highest strength (149 MPa) corresponding to the Al-3.4 SiC-1.4 Al2O3 sample was obtained. The samples containing Al2O3 particles showed a higher percentage of porosity than the samples containing SiC; In the hybrid samples, the porosity increased by 7 with the increase in volume percentage of alumina particles; So that even the rolling process was not able to significantly reduce the porosity, which is one of the reasons for the decrease in strength with the increase in alumina percentage. Microstructural investigations of the rolled samples show the breaking of particle agglomerate and their distribution in the rolling direction. The hardness of the samples containing SiC particles was higher than the samples containing Al2O3 particles, and the hardness of the hybrid composite showed higher values than both; Besides, the rolling operation obtained a higher hardness than the cast samples. In this research, the rolled Al-3.4 SiC-1.4Al2O3 composite obtained optimal tensile properties, which can be due to the uniform distribution and reduction of gas porosity and shrinkage.

ba

.Relationship between microstructure and mechanical properties in Al-SiC-Al۲O۳ composite processed by stir casting method

کامپوزیت زمینه آلومینیم

ریخته‌گری همزنی

نورد داغ

ریزساختار

خواص مکانیکی

تخلخل

Aluminum matrix composite, stir casting, SiC, Al2O3, hot rolling, microstructure, mechanical properties, porosity

کامپوزیت زمینه آلومینیم، ریخته‌گری همزنی، نورد داغ، ریزساختار، خواص مکانیکی، تخلخل

حسنعلی‌پور اورنک، وحید

اقبالی، بیت‌اله، استاد راهنما

توانگر، رضا، استاد راهنما

ایران

20230913

مواد ،۷۰۷۰۷ ،۱۴۰۱

ت‌یزوپماک‍ رد ی‌کیناکم‍ ص‌اوخ‍ و راتخاس‍ زیر ن‌یب‍ طابترا Al-SiC-Al2O3 ی‌ندزمه‍ ی‌رگه‌تخیر ش‌ور ه‌ب‍ ه‌دشی‌روآرف‍.pdf

عادی

عادی

31058.pdf

p70707.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۴۷۱۲

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y