بخشی از مقاله
چکیده
مقاوم به خوردگی و عملکرد فلز منیزیم در دمای بالا ضعیف بوده، بنابراین لازم است در کنار فلز مثل آلومینیم، که مقاومت به خوردگی مناسبی دارد، به کار گرفته شود. ایجاد اتصال مناسب بین جفتهای آلومینیم و منیزیم که دارای خواص مکانیکی و متالورژیکی مناسب باشد، میتواند منجر به افزایش کاربرد این فلزات سبک در صنعت و کاهش مصرف سوخت شود. تا به حال روشهای اتصال مختلفی برای اتصال این دو فلز غیر همجنس استفاده شده است.
در این تحقیق از روش ریختهگری مرکب با استفاده از دستگاه ریختهگری گریز از مرکز عمودی استفاده شده است. بدین منظور مذاب آلومینیم، با نسبت حجمی مذاب به جامد برابر 0.9، در داخل بوش منیزیم جامد در حال دوران، با سرعتهای 1600،1200،800 دور بر دقیقه، در محدودهی دمایی 30 تا 250 درجهی سانتی-گراد ریختهگری شده و خصوصیات فصل مشترک تشکیل شده بین این دو فلز مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج بررسیهای حاصل از میکروسکوپ نوری “OM - و میکروسکوپ الکترونی “SEM”، پراش اشعه ایکسדXRD”× و ریزسختی ویکرز بر روی اتصال این فلزات نشان داد که وقتی دمای پیشگرم مذاب 250 درجهی سانتیگراد انتخاب میشود، اتصال متالورژیکی بین جفتهای آلومینیم- منیزیم ایجاد میشود. البته حضور اسپینل AlMg2O4 در فصل مشترک به جز ترکیبات بین فلزی آلومینیم و منیزیم نیز مشاهده میشود.
مقدمه
امروزه مصرف آلومینیم و منیزیم در صنعت حملونقل، بهمنظور کاهش وزن و مصرف انرژی، بهطور قابل توجهی افزایش یافته است. در بسیاری موارد هر یک از این فلزها به تنهایی نمیتوانند انتظارات لازم برای خواص مطلوب را برآورده سازند. آلیاژهای منیزیم دارای خواص مناسبی مانند چگالی کم، نسبت استحکام به وزن بالا و قابلیت ریختهگری مناسب هستند اما از طرف دیگر چقرمگی پایین و مقاومت به خزش کم از خواص نامطلوب آنها بهحساب میآید.
از سوی دیگر آلیاژهای آلومینیم در کنار چقرمگی بالاتر، میتوانند استحکام خود را در دماهای بالاتری نیز حفظ کنند - مرتضی مرکبیان اصفهانی , و همکاران، . - 1392 لذا با کنار هم قرار دادن فلزات غیر همجنس آلومینیم و منیزیم، بهصورت جفتهای فلزی، میتوان خواص چندگانه را در یک قطعه ایجاد کرد - Zhang, Chen, & Luo, . - 2014 تا به امروز برای کنار هم قرار گرفتن فلزات آلومینیم و منیزیم، روشهای اتصال مختلفی استفاده شده است.
این روشهای اتصال را میتوان بر اساس نوع فصل مشترک ایجاد شده بین فلزات بهصورت، جامد/جامد یا مذاب/جامد، تقسیمبندی کرد. به دلیل پایین بودن دمای تشکیل ترکیبات بین فلزی آلومینیم- منیزیم که حدود 420 درجهی سانتیگراد است، تقریبا بیشتر روشهای اتصال, اعم از جوشکاری - Chen & Nakata, 2008 - ، شکلدهی - Paramsothy, Gupta, & Srikanth, 2008 - و ... دارای فصل مشترک مذاب/جامد هستند.
فرآیندهای جوشکاری مختلفی برای اتصال جفتهای آلومینیم- منیزیم استفاده شده است: جوشکاری همزن اصطکاکی - - Mofid, Abdollah-zadeh, & Malek Ghaini, 2012، نفوذی - Joseph Fernandus, Senthilkumar, - Balasubramanian, & Rajakumar, 2012، اصطکاکی خطی ... - Bhamji, Preuss, Moat, Threadgill, & Addison, 2012 - . علیرغم وجود مزیتهای زیاد در روشهای جوشکاری، یک سری محدودیتهای صنعتی شامل، شکلهای پیچیده و هزینههای بالای تجهیزات جوشکاری موضوع استفاده از فرآیند ریختهگری برای اتصال آلومینیم - منیزیم را مطرح ساخته است. در این روش یک فلز بهصورت جامد و دیگری در حالت ذوب است و فلز مذاب درون یا اطراف فلز جامد ریختهگری میشود. بدین ترتیب پس از تماس مذاب با قطعه جامد، یک منطقهی نفوذی- واکنش بین دو فلز یا آلیاژ شکل گرفته و منجر به شکلگیری پیوند فلزی و اتصال بین آنها می-شود.
به این روش، ریختهگری مرکب - Volder JP,1993 - 1 یا اتصال ریختگی2 اطلاق شده - Han & Huh, 2012 - و ریختهگری مرکب بهصورت ریختهگری ثقلی - Emami, Divandari, Arabi, & Hajjari, 2012 - یا دایکاست انجام میشود. اخیرا شرکت اتومبیلسازی BMW با استفاده از فرآیند ریختهگری دایکاست تحت فشار، موفق به ساخت کامپوزیت جفت فلزی آلومینیم- منیزیم شده است، بهطوری که آلومینیم بهصورت جامد و منیزیم بهصورت مذاب در اطراف آن به روش دایکاست ریختهگری میشود.
