بخشی از مقاله
چکیده:
کامپوزیت سطحی تقویت شده با ذرات درجاي مOهα-Al فبه روش واکنشگر از طریق واکنش احیاء میان آلیاژ آلومینیم مذاب و پودر CuOفکه بصورت لایه پوششی به جداره داخلی قالب ماسهاي اعمال گردیده است، تولید میگرددچفذرات درجاي تولید شده بدلیل تمیز بودن سطح ذرات و نبود ناخالصی هاي در فصل مشترك ذرهنزمینه، از تر شوندگی بالا و کوهیرنسی خوب با زمینه برخوردار هستند که علاوه بر ارتقاء بیشتر خواص مکانیکی در کامپوزیتهاي درجا نسبت به کامپوزیتهاي تقویت شده با ذراتفبرون جايفمOهα-Alفموجب بهبود و افزایش سرعت جوانه زنی از فاز مذاب میگردد.علاوه بر تشکیل ذراتفتقویت کنندهفدرجايمOهα-Alف بخشیفاز Cu ف فاحیاء شده نیز وارد شبکه کریستالی آلومینیم شده و آلیاژ سازي پسخت گردانی محلول جامدژفصورت می گیرد.
بطوریکه آلیاژ تشکیل شده زمینه کامپوزیت سطحی ایجاد شده می باشد که ذرات مOهα-Alفدر آن توزیع شدهاندچفبا تشکیل آلیاژ Al-Cuفدر سطح قطعه ریختگی، سطح قطعه قابلیت عملیات حرارتی خواهد داشت در صورتیکه قسمتهاي داخلیتر قطعه ریختگی فاقدفعملیات حراراتی پیر سختی می باشندچفبا اعمال عملیات حر ارتی پیر سازيفدر شرایط ححلدقیقه انحلال در حالت جامدفدر دماي زمزدرجه سانتیگرادف و هساعت پیر سازيفدر دماي حشلدرجه سانتیگراد، رسوب ذرات هCuAlفاز آلیاژ Al-Cuفدر کنار ذرات مOهα-Alفسختی و مقاومت سایشی کامپوزیت سطحی را ارتقاءفمیبخشدچفاعمال عملیات حرارتی پیرسختی اندازه ذرات سایشی را کاهش داده و ذرات تولیدي ریزتر میگردند.
واژههاي کلیدي: کامپوزیت سطحی؛ ذره درجا؛ روش واکنشگر؛ ترشوندگی؛کوهیرنسی؛ مقاومت سایشی
مقدمه
کامپوزیتهاي زمینه فلزيلپMMCsژ فتقویتشده توسط فذرات داراي مزیتفهایی نظیر قیمت پائین، خواص مکانیکی خوب و سهولت فرایند تولید میفباشند که امروزه برخی از آنها بصورت تجاري نیز تولید میگرددچفکامپوزیتفهاي زمینه فلزي تقویت شده با ذرات به دو روش درجاهفو غیر درجامفتولید میفگردندچفدر روش درجا فاز تقویتکننده درفدرون خود مذاب تولید میفگرددفدر صورتیفکه در روش غیر درجا، فاز تقویت کننده مستقیما از بیرون به درون مذاب افزوده میفشود]لنز[MMCsفتولید شده به روش درجا به دو صورت واکنشگرتفو غیر واکنشگرزفتولید میفگردندچفدر روش واکنشگر ذره تقویت کننده از طریق ایجاد یک واکنش شیمیایی نظیر احیاي یک ترکیب و تشکیل ترکیب جدید تولید میشود.
در روش غیر واکنشگر، تولید ذره تقویتکننده از طریق کنترل شرایط انجمادي نظیر ترکیب یوتکتیک صورت میپذیردچفحضور ذرات سخت تقویتکنندهفپمدول الاستیک بالاژفدر درون زمینهفاي نرمفپمدول الاستیک پائینژفموجب ارتقاء خواص مکانیکی مجموعه سیستم میفگرددف]م.[ فبا توجه به پائین بودن استحکام زمینه نسبت به تقویت کنندهفها، در هنگام بارگذاري، بار از زمینه به ذره منتقل میفگرددچف فصل مشترك بین ذره تقویتکننده و زمینه نقش مهمی در انتقال بار از زمینه به ذره را داردفبنحوي که اگر فصل مشترك نتواند بار را بطور کامل به ذره منتقل نماید، نه تنها موجب ارتقاء خواص مکانیکی کامپوزیت نمیگردد، بلکه می-تواند سبب افت خواص مکانیکی به جهت تشکیل ترك در فصل مشترك ذرهنففزمینه گرددچفاز اینرو کامپوزیتفهاي زمینه فلزي تقویت شده به روش درجا، به جهت تشکیل ذرات تقویتکننده با سطوح تمیز و ترشوندگی بهتر، کوهیرنسی بالایی در فصل مشترك ذرهنفزمینه نسبت به روش غیر درجا ایجاد خواهدفکرد.
در روش غیر درجا حضور ترکیبات اکسیدي سطحی، ناخالصیفها، گردفو غبار، رطوبت و آلودگیفهاي سطحی موجب کاهش ترشوندگی ذره با مذاب زمینه گردیده و در نتیجه فصل مشترك ضعیفی فبین ذره و زمینه ایجاد میفگرددچ فهم اکنون فروش درجاي نوع واکنشگر براي تولید کامپوزیتفهاي MMCsفکاربرد گستردهفاي یافتهفاندف]منغ[چفففتکنیکفهاي مختلفیفبراي تولید ذرات سرامیکی درجا در فلزات وجود داردچفنظیر انتشار خودبه خودي امتزاج دما بالا ذSHSف، انتشار گرما زاغXD، تزریق گاز، اختلاط نمک، مخلوط آلیاژ و شکل دهی پاششی فعال هفکه در طول سه دهه اخیر پدیدار شدهفاند.
از بین فرایندهاي فوق روشXDفتوسعه فراوانی یافتهفاستچفاین روش مشتمل بر مخلوط کردن پودر واکنش دهندهفها، متراکم نمودن آنها وفحرارت دادن مجموعه فشرده شده تا دماي واکنش میباشدچفمزیت برجسته این روش سرعت بالاي واکنش و سهولت تشکیل محصولات میفباشدچ یکی از واکنشفهاي مطلوب و توسعه یافته در روشXD،واکنشهاي اکسایش–فاحیاء اکسید فلزات میفباشدچفبا در نظر گرفتن نمودار الینگهام، مذاب آلومینیم قادر خواهدف فبود اکسید عناصري را که بالاتر از اکسید آلومینیم پپایداري کمترژفقرار دارند احیاء کند ]ت[تحقیقات مختلفی در ارتباط با واکنش میان مذاب آلومینیم با CuO، ZnO، هSnOفو مOهCrففصورت گرفته استچفنتایج مربوط به این تحقیق نشان میدهد که مذاب آلومینیم با CuOفشدیدا واکنش داده و ذرات ریز مOهAlنα در زمینه توزیع میگردند]لنزآغنش[چ گانگ چنگ و همکارانش]م[فکامپوزیت درجاي مOهAlنαفAl-Cu/ را که از طریق شروع واکنش در مجموعه متراکم شدهایی از پودر هاي Al وCuOفانجام میگردد.
مورد ارزیابی قرار دادندچفاین تحقیق نشان داد که فازهاي هCuAlومOهAlنα بصورت یکنواخت در زمینه توزیع میگردندچ مایتی و همکارانحلف]ل[فپودر مOهFeفو CuOفرا براي تولید کامپوزیت درجاي تقویت شده با ذرات مOهAlنα در زمینهفAlفاضافه نمودندچفاندازه ذراتفمOهAlنα فدرمحدوده زقحفتا لف میکرون گزارش شده استچفآنهافنشان دادند که با افزایش چگالی مخلوط فشرده شده پودرهاي Al-CuOفبدلیل اینکه تخلخل کمتري در کامپوزیت ایجاد میکنند، سختی و میکرو سختی کامپوزیت افزایش میفیابدچفدر بخشهایی که مس احیاء شده و وارد زمینه کامپوزیت گردیده است، میکرو سختی و استحکام کششی کامپوزیت در مقایسه با آلومینیم خالص بطور قابل توجهی افزایش یافتهفاستچفخواص سایشی کامپوزیت مOهAl-Cu/αAlفکه به روش واکنشگر از سیستم Al-CuO فتولید گردیده است.
به جهت کوهیرنسی خوب ذراتمOهAl نαفبا زمینه نسبتفبه آلیاژ غیر کامپوزیتی ارتقاء یافتهفاستف]لآهآحلنهل[مزیت اصلی استفاده از احیاءفبراي تولید کامپوزیتفهاي درجاي مOهAl-Cu/αAl، امکان تولید کامپوزیتفهایی با زمینه عملیات حرارتی پذیر استچفلذا ارتقاء خواص مکانیکی علاوه بر حضور ذرات تقویت کنندهپمOهAlژ، با اعمال عملیات پیر سختیپرسوب ذراتهCuAlژ فافزایش بیشتري خواهدفداشت]تآش.[ بررسیفهاي صورت گرفته فتوسط گانگ لین و همکارانلل]ت[فدر مورد رفتار پیر سختیفکامپوزیتفAl-Cuفتقویت شده با رشتهفهاي کوتاه مOهAlنαفنشان دادهفاست که میزان افزایش غلظت مس براي رسیدن به پیک سختی در کامپوزیتAl-Cu بیشتر از آلیاژ غیر کامپوزیتیAl-Cuفبوده استچفزیرا دانسیته چگالی نابجائیفها در کامپوزیتAl-Cuفبیشتر بوده و بخشی از اتمفهاي مس موجود در زمینه توسط این نابجائیفها بدان میافتند لذا غلظت مس موردفنیاز براي آلیاژسازي افزایش میفیابد.
با افزایش غلظت مس، سینتیک تشکیل هCuAlفدر کامپوزیتفمOهAl-Cu/αAlفافزایش یافته وفدر نتیجه زمان پیرسازي براي رسیدن به پیک سختی در آلیاژ زمینه کاهش میفیابدچفف تولید کامپوزیت سطحی از جمله نوآوريفهایی میباشد که اولین بار در کارهاي تحقیقاتی اسکوبدو و همکارانشهل]ذ[فدرتولید ایمپلنتهاي بدنفانجامفگرفتهاستچفدر این نوآوري پودر هیدروکسی آپاتیت به جداره داخلی قالب دقیق پوشش داده شده و آلیاژ پایه کبالت ریختهگري میگرددچفنتایج مربوط به این تحقیق نشان میدهد که یک لایه سرامیکی زیست-سازگار در سطح بیرونی قطعه ریختگی تشکیل میگردد که علاوه بر زیستسازگاري از اتصال و کوهیرنسی خوبی میان لایه سرامیکی و آلیاژ زمینه برخوردار میباشدچفتشکیل ذرات تقویت کننده درجا از طریق واکنش مذاب آلیاژ ریختگی و
