بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق کامپوزیتهای درجای Al-Al2Cu به روش متالورژی پودر تولید و مشخصهیابی شدند و تاثیر دمای سینترینگ بر ریزساختار و خواص آنها بررسی شده است. این کامپوزیتها با سینترینگ مخلوط پودری Al-20 wt .% Cu در دماهای 530، 550، 600 و 620 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت تهیه شدهاند. به منظور مشخصهیابی کامپوزیتها آزمون پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی به کار گرفته شدند. نتایج نشان داد که سینترینگ در دمای 550 درجه سانتیگراد سبب تشکیل یوتکتیک Al-Al2Cu در زمینه آلومینیم میشود. با افزایش دمای سینترینگ به 600 °C میزان واکنش Al و Cu بیشتر شده و فاز بین فلزی بیشتری در زمینه تشکیل میشود و در نتیجه سختی افزایش مییابد. اما عملیات سینترینگ در 620 °C به دلیل درشت شدن ساختار منجر به کاهش سختی میشود. سختی نمونه کامپوزیتی که در دمای 600 °C تحت عملیات سینتر قرار گرفته است 69/2 برینل به دست آمده، که این میزان سختیتقریباً سه برابر سختی نمونه شاهد که از Al و بدون اضافه کردن مس تولید شده میباشد.
واژه های کلیدی: متالورژی پودر، کامپوزیت درجا، آلومینیوم، مس، یوتکتیک.
مقدمه
امروزه مواد مهندسی نیاز به وزن کم، استحکام و سختی بالا و مقاومت به خوردگی و سایش مناسب دارند. ازآنجاییکه مواد متداول سنتی نمیتوانند مجموعه این خواص را به تنهایی ارائه دهند، کامپوزیتها توسعه یافتهاند. از لحاظ علمی، کامپوزیت زمینه فلزی1 به مادهای اطلاق میشود که در آن فاز پیوسته فلزی که زمینه نام دارد، یک یا چند فاز دیگر - تقویت کنندهها - را که فازهای ثانویه میباشند را در بر گرفته است. در واقع کامپوزیتها متشکل از دو یا تعداد بیشتری ماده با خواص فیزیکی، مکانیکی و یا شیمیایی کاملاً متفاوت هستند، که می تواند موجب افزایش استحکام، افزایش مدول الاستیسیته، کاهش ضریب اصطکاک، افزایش مقاومت به سایش، بهبود مقاومت به خزشی و خستگی و همچنین کاهش وزن شود .[1]
کامپوزیتهای زمینه فلزی از نظر چگونگی تشکیل فاز ثانویه به دو دسته درجا و غیر درجا تقسیم میشوند. در تولید کامپوزیتهای غیر درجا، ابتدا فاز ثانویه به صورت جداگانه تهیه میشود و سپس در فرایندی مجزا به زمینه افزوده میشود تا کامپوزیت نهایی تولید شود. در روشهای درجا فاز تقویت کننده در حین انجماد و یا با انجام واکنش شیمیایی بین اجزا در زمینه به صورت همزمان با فرآوری کامپوزیت، تولید میشود .[2] تقویت کنندههایی که به صورت درجا تشکیل میشوند، از نظر ترمودینامیکی در زمینه پایدار هستند و در دمای کاری بالا، احتمال تجزیه و تخریب کمتری دارند . همچنین اتصال بهتری بین زمینه و تقویت کننده ایجاد میشود و فاز تقویت کننده به صورت یکنواختتر در زمینه توزیع میشود و در نتیجه خواص مکانیکی بهتری ایجاد میشود .[5-2]
آلومینیم و آلیاژهای آن ، به دلیل خواصی مانند چگالی پایین، شکل پذیری مناسب، خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب و مقاومت به خوردگی خوب، برای ساخت کامپوزیتهای زمینه فلزی بسیار مورد استفاده قرار گرفتهاند و در صنایع هوا و فضا و اتومبیلسازی بیشترین کاربرد را دارند 3]،.[4مس از معدود عناصری است که انحلال پذیری بالایی در آلومینیم دارد و کامپوزیتهای زمینه آلومینیمی حاوی ترکیبات بین فلزی Al-Cu به عنوان رایجترین کامپوزیتهای درجا شناخته شده و بیشترین کاربرد را در وسایل الکتریکی دارند. در حین انجماد آلیاژهای Al-Cu یوتکتیک Al-Al2Cu در زمینه آلومینیم تشکیل میشود و این یوتکتیک که معمولاً به صورت لایهای است، نقش تقویت کننده را به عهده دارد .[6]
لازم به ذکر است که حضور مس در آلومینیم با توجه به درصد آن، دما و زمان عملیات حرارتی میتواند منجر به تشکیل ترکیبات بین فلزی مختلفی بشود. Al2Cu یکی از ترکیبات بین فلزی سخت است و کامپوزیتهای Al-Al2Cu خواص مطلوبی از قبیل مدول یانگ بالا، استحکام فشاری و انعطاف پذیری مناسب[3] و نیز سختی بالا5 -3 ]،[7 را ارائه میدهند. علاوه بر این کاربرد محلول جامد Al - Cu - به جای آلومینیم خالص به عنوان ماتریس موجب بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت میشود، زیرا محلول جامد Al - Cu - نسبت به آلومینیم خالص استحکام بالاتری دارد 4]،5،.[8 برای ساخت کامپوزیت درجای Al-Al2Cu روشهای حالت مذاب و حالت جامد مورد استفاده قرار میگیرند. در یک تحقیق از روش حالت مذاب سنتز واکنشی در دمای 1000 برای تهیه کامپوزیت Al-Cu استفاده شده است .[4] نتایج این پژوهش که بر
