بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، تاثیر پارامترهای فشار اعمال شده بر مذاب در حین انجماد و درصد تقویتکننده بر خصوصیات کامپوزیت AZ91/Al2O3، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، از آلیاﮊ منیزیم AZ91 به عنوان زمینه و از فومهای پیش ساخته آلومینایی به عنوان تقویتکننده استفاده شد.
نمونههای کامپوزیتی حاوی ١٠ و ١٥ درصد حجمی تقویتکننده، به دو روش ریختهگری ثقلی و ریختهگری کوبشی تحت فشارهای ٥٠، ٧٥ و MPa ۰۰۱ تهیه شد. سپس ریزساختار نمونهها، فصل مشترک زمینه و تقویتکننده و خواص مکانیکی نمونههای کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج نشان داد که با افزایش فشار اعمال شده بر مذاب تا MPa ۰۰۱، استحکام و انعطاف پذیری کامپوزیت نسبت به حالت ریختهگری ثقلی، افزایش قابل توجهی یافته است که به علت کاهش اندازه دانه زمینه و نیز برقراری اتصال بهتر در فصل مشترک زمینه و تقویتکننده آلومینا میباشد. همچنین با افزایش میزان تقویتکننده از ١٠ به ١٥ درصد، استحکام و درصد تخلخل کامپوزیت محصول افزایش و اندازه دانه زمینه کاهش یافت.
.1 مقدمه
منیزیم از جمله فلزات غیر آهنی با خواص متنوع میباشد که سهم عمدهای از قطعات فلزی را به خود اختصاص داده است. مهمترین علت استفاده روز افزون از منیزیم و آلیاﮊهای آن، چگالی پایین و نسبت استحکام به وزن بالای آنها میباشد. از دیگر خواص منیزیم و آلیاﮊهای آن میتوان به سختی بالا، ریختهگری آسان، قابلیت ماشین کاری خوب و پایداری ابعادی عالی اشاره کرد
منیزیم به دلیل دارا بودن این خواص منحصر به فرد در سالهای اخیر کاربردهای فراوانی در صنایع خودرو، هوا فضا و دیگر کاربردهای ساختاری یافته است. در میان آلیاﮊهای ریختگی منیزیم، آلیاﮊ منیزیم AZ91 به علت قابلیت ریختهگری خوب، شکلپذیری و استحکام بالا در دمای محیط، کاربردهای متنوعی در صنایع خودروسازی یافته است ]١.[ اما کاهش قابل ملاحظه استحکام این آلیاﮊ در دماهای کاری بالا، مانع از توسعه هر چه بیشتر استفاده از آن شده است. به منظور رفع این مشکل و بهبود خواص مکانیکی آلیاﮊ منیزیم AZ91 می توان از کامپوزیت سازی استفاده کرد.
روشهای متنوعی برای ساخت کامپوزیتهای زمینه منیزیمی با تقویتکنندههای سرامیکی وجود دارد که از رایج ترین آنها میتوان به روشهای متالورﮊی پودر ، ریختهگری گردابیو ریخته- گری کوبشی اشاره کرد.
ریختهگری کوبشی در مقایسه با سایر روشها کم هزینهتر بوده و به همین دلیل بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. از دیگر مزایای این روش میتوان به تولید بالا، حذف عیوب انقباضی، بهبود استحکام فصل مشترک بین زمینه و تقویتکننده، ریز دانه کنندگی و بهبود برخی از خواص از جمله سختی، استحکام و مقاومت به سایش اشاره کرد با این وجود، روش ریختهگری دارای معایبی نیز هست که از آن جمله میتوان به محبوس شدن گاز در تقویتکننده سرامیکی و همچنین وارد شدن ذرات اکسیدی به درون مذاب در اثر تلاطم احتمالی در هنگام اعمال فشار اشاره کرد تحقیقات کمی در زمینه بهبود خواص مکانیکی کامپوزیتهای زمینه منیزیمی تولید شده به روش ریخته-گری کوبشی انجام شده است. لذا بررسی بیشتر در زمینه تاثیر پارامترهای ریختهگری کوبشی بر استحکام فصل مشترک زمینه و تقویتکننده و همچنین خواص مکانیکی کامپوزیت محصول، امری ضروری به نظر میرسد.
در این تحقیق تاثیر میزان فشار اعمال شده بر اندازه دانه، درصد تخلخل و خواص مکانیکی کامپوزیت AZ91/Al2O3 حاوی مقادیر مختلف تقویتکننده آلومینا مورد بررسی قرار گرفته است.
.2 مواد و روش تحقیق
در این مطالعه از شمش آلیاﮊ منیزیم AZ91 به عنوان زمینه برای تولید کامپوزیت ریختگی AZ91/Al2O3 استفاده شد که ترکیب شیمیایی آن در جدول ۱ آورده شده است. تقویتکننده آلومینا بصورت فومهای پیش ساخته با قطر ۰۵ میلیمتر و ارتفاع ۲۲ میلیمتر، به دو مقدار ۰۱ و ۵۱ درصد حجمی مورد استفاده قرار گرفت.
.1ترکیب شیمیایی آلیاﮊ منیزیم AZ91 استفاده شده در این پژوهش.
برای آماده سازی مذاب، از یک بوته فولادی استفاده شد و عملیات ذوب در کوره مشعلی با سوخت گاز طبیعی صورت گرفت. دمای پیشگرم فومهای آلومینا در حدود ٨٠٠ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شد تا مذاب به سادگی درون حفرهای فوم نفوذ کرده و از انجماد زودرس آن جلوگیری شود ]٨.[ پس از رسیدن دمای مذاب به ٧٦٠ درجه سانتیگراد، فوم آلومینایی پیشگرم شده درون یک قالب فولادی پیشگرم شده تا دمای ٢٥٠ درجه سانتیگراد، قرار داده شد و سپس مذاب به داخل قالب تخلیه شد.
1_ تصویر شماتیک قالب و دستگاه پرس مورد استفاده در این پژوهش.
به منظور بررسی تأثیر فشار اعمال شده بر خواص مکانیکی کامپوزیت محصول، پس از ریختهگری مذاب به درون قالب حاوی فوم سرامیکی، فشارهای ٥٠، ٧٥، MPa ١٠٠ با استفاده از یک دستگاه پرس
