بخشی از مقاله
چکیده
هدف از پژوهش حاضر ابتدا ارایه دانش فنی ساخت فوم آلیاژي پایه آلومینیم است. به این منظور فوم A356 تهیه شد و سپس مذاب A356 با 4 درصد مس آلیاژ سازي شد و سپس توسط عامل حباب زاي TiH2 فوم فلز مذکور تهیه شد. وجود -4 5 درصد مس در آلیاژ A356 می تواند آن را مستعد به عملیات پیرسازي نماید. لذا سیکل عملیات پیرسازي براي فوم مذکور انجام گرفت و ساختار سلولی دو فوم و همچنین خواص مکانیکی آنها مورد مقایسه قرار گرفت.
نتایج نشان می دهد ساختار فوم حاوي مس داراي حباب هاي گرد با سطح صاف می باشد در صورتیکه فوم آلیاژ A356 داراي حفره هاي با سطوح چروکیده و بیضوي بوده. خواص مکانیکی استحکام تسلیم و انرژي سطح زیر منحنی تنش-کرنش این دو نمونه نشان از افزایش 1/7 برابري استحکام نمونه حاوي مس و پیرسازي شده است. همچنین انرژي جذب آن طی آزمون فشاري تک محوره 160 درصد نسبت به نمونه عملیات حرارتی نشده افزایش یافت. لذا می توان براي دست یابی به خواص مکانیکی بالاتر بین 5-4 درصد مس به آلیاژ A356 افزود و سپس آن را به فوم تبدیل نمود و با عملیات انحلالی سازي در دماي510 درجه سلسیوس به مدت زمان 12 ساعت و سپس کوئنچ آن در آب سرد و به دنبال آن عملیات پیر سازي در دماي 160 درجه سلسیوس به مدت 3 ساعت روي فوم مذکور به هدف فوق دست یافت.
مقدمه
بطور کلی فوم هاي فلزي در دو گروه فوم سلول باز و سلول بسته تولید می شوند. فوم هاي سلول بسته در صنایع جذب انرژي مکانیکی، صوت، حرارت و ضربه کاربرد ویژه دارند. اما فوم هاي سلول باز بیشتر در صنایع باتري سازي و فیلتراسیون و مبدل هاي حرارتی کاربرد تجاري دارند. از بین روش مختلف تولید فوم در پژوهش حاضر روش ذوبی به کمک تزریق عامل حباب زا مد نظر است لذا تحقیقات انجام شده در این زمینه ارایه می شود؛ سایر روشهاي تولید فوم فلزي در منابع - سلطانی, 1393؛والی, 1393؛دانشمند, 1389؛ طباطبائی مجد, - 1387 آمده است. فوم هاي تولید شده به روش ذوبی توسط عامل حباب زا موسوم به فوم Alopros هستند.
اساس روش تولید این فوم ها همانند افزودن پودر لباس شویی به آب است که با هم زدن شدید آن کف یا فوم تولید می شود. اما در مذاب آلومینیم عامل کف زا موادي هستند که در اثر حرارت و هم زدن توسط پروانه هاي فولادي، گازهایی مانند هیدروژن و کربنات تولید می کنند، مانند پودر هیدرید تیتانیم و کربنات کلسیم - Ashby, et al., 2000; Matijasevic-Lux, Banhart, Fiechter, Gorke & . - Wanderka, 2006 اما دانش فنی تولید فوم به این روش بسیار پیچیده است و به راحتی با اضافه کردن این مواد به مذاب آلومینیم، فوم همگن و پایداري به دست نمی آید.
منابع مختلف نکات کلیدي متفاوتی را ارایه می دهند، بعضی ها تنظیم دماي ذوب را عامل اساسی رسیدن به فوم با ساختار همگن می دانند - - Farkašová, Tillová & Chalupová, 2013 ، بعضی دیگر کنترل دماي پف سازي و مدت زمان پف سازي را عامل اصلی می دانند - Bhakta & Ruckenstein, 1997 - ، اما گروهی دیگر اضافه نمودن موادي به نام ویسکوز ساز را براي رسیدن به فوم همگن لازم می دانند - . - Ip, Wang& Toguri, 1999 از جمله این مواد می توان به فلز خالص کلسیم یا پودر کاربید سیلیس یا سیلیس تنها اشاره نمود.
پس از تهیه فوم با دانسیته دلخواه آن را سریع منجمد نموده. و بسته به نیاز کاربر آزمون هاي مختلفی روي آن انجام می گیرد - موحدي, میرباقري و حسینی, 1392؛ میرباقري و طباطبایی مجد, . - 1392 در فوم هاي سلول بسته بیشتر آزمون هاي مکانیکی مد نظر محققین بوده است و در این زمینه مقالات زیادي منحنی هاي تنش-کرنش فوم ها را مورد بررسی و آنالیز دقیق قرار دادهاند و خواص مکانیکی نظیر مدول یانگ، استحکام تسلیم، کرنش چگالش و سطح زیر منحنی تنش -کرنش را به عنوان انرژي جذب تغییر فرم پلاستیک اندازه گیري نموده و براي فوم هاي متنوع و در شرایط متنوع مورد مقایسه قرار دادهاند تا کاربر بر اساس نیاز خود بتواند فوم مورد نظر خود را انتخاب و مصرف نماید و یا خواص مورد نظر خود را در این فوم بهینه سازد.
در این میان تعدادي از مقالات اثر عملیات حرارتی پیرسازي را بر خواص مکانیکی آلیاژهاي آلومینیم سري دوهزار یا هفت هزار ارایه داده اند - Mandal & Viswanathan, 2013; Bhushan, Bekheet, Gadelrab, Salah & El-Azim, 2002; - Kumar & Das, 2013; Campana & Pilone, 2009 مطالعه این مقالات گاها نتایج ضد و نقیض را با همدیگر داشته و حتی با مقایسه با انجام همین عملیات روي نمونه هاي متراکم - غیر فومی - بعضا توافق و همخوانی ندارد.
لذا هنوز مکانیزم استحکام بخشی فوم هاي فلزي بوسیله عملیات حرارتی پیرسازي مشخص نشده و ارزش مطالعه در این زمینه به قوت خود باقی مانده است. نکته قابل تأمل براي کسانیکه در زمینه فوم هاي فلزي تحقیق نموده اند این است که حوزه صنعتی این فوم ها بیشتر محدود به فوم هاي آلومینیم خالص بوده است . - Sajjadi, Ezatpour & Parizi, 2012 - از اینرو در پژوهش حاضر سعی شده فوم آلومینیمی A356 مقدار مناسبی فلز مس اضافه شود سپس سیکل عملیات حرارتی پیرسازي بهینه، براي بدست آوردن خواص مکانیکی حداکثري ارایه شود.
