بخشی از مقاله
چکیده
خواص مختلف آلومینا، بویژه سختی بالا، خنثی بودن از نظر شیمیایی و مقاومت در برابر خوردگی، مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است. استفاده در پوششهای مقاوم به فرسایش لولهها و مجراها، پمپها و شیرآلات، و غلافهای هدایت کننده الیاف، سیمها واستفاده به عنوان نوک ابزار برش فلزات و به عنوان ماده آسیاب کننده در محدوده وسیعی از فرایندهای کاهش اندازه ذرات و ... نمونه هایی از کاربرد وسیع این ماده می باشد.
از دیگر سو، روش ریخته گری دوغابی در سالهای اخیر به عنوان روشی آسان و کم هزینه برای شکل دادن قطعات با شکل های پیچیده در سرامیکهای اکسیدی مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر در گام نخست، پیش فرم مناسب از جهت شکل و اندازه حفرات تهیه و انتخاب شد. در گام بعدی، دوغاب آلومینایی و در نتیجه آلومینای متخلخل با حفرات پیوسته و راه به در توس ریخته گری دوغابی تهیه گردید. در آخرین گام، مذاب الومینیوم توس روش ریخته گری تحت فشار به درون فوم الومینایی تزریق شد و قطعات ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. در ساخت قطعات به وسیله این روش قابلیت تغییر سایز و جهت گیری تقویت کننده ها وجود دارد.
مقدمه
کامپوزیتهای زمینه سرامیک یا به اختصار CMC، خانوادهای از مواد کامپوزیتی هستند که کاربردهای زیادی را در صنایع مختلف خصوصا هوافضا به خود اختصاص دادهاند. سرامیکهای پیشرفته دارای ویژگیهای مطلوبی مانند سختی، استحکام بالا، تحمل دماهای بالا، خنثایی شیمیایی، مقاومت در برابر فرسایش و چگالی کم هستند.[1-2] همچنین ضریب انبساط حرارتی و هدایت الکتریکی و حرارتی کمی دارند. به ویژه چگالی و انبساط حرارتی کم سرامیکها اهمیت زیادی در اغلب کاربردها دارد.[3-5] بزرگترین نقطه ضعف سرامیکها در مقایسه با دیگر مواد به ویژه فلزات، چقرمگی شکست فوقالعاده پایین آنهاست که در عمل این مواد را در برابر ترک بسیار حساس کرده است.
بنابراین نیاز شدیدی به افزایش چقرمگی سرامیکها احساس میشود. یکی از راه های مهم دستیابی به چقرمگی بالاتر، تهیه کامپوزیتهای زمینه سرامیکی است. گنجاندن الیاف و ذرات تقویت کننده در یک زمینه سرامیکی میتواند به تهیه یک ماده سرامیکی چقرمه منجر شود.[6] نکته قابل توجه دیگر این است که اگر چه نسبت مدول الاستیسیته تقویتکننده و زمینه در کامپوزیتهای زمینه فلزی و پلیمری عموما بین 10 و 100 است ولی برای کامپوزیت زمینه سرامیکی، این نسبت معمولا برابر یک یا کمتر از آن است.
نسبت مدول بالا در کامپوزیتهای زمینه فلزی و پلیمری، سبب انتقال موثر بار از زمینه به تقویتکننده میشود. در حالی که در یک کامپوزیت سرامیکی، زمینه و تقویتکننده در توانایی تحمل بار اختلاف زیادی ندارد؛ به این معنا که هدف از ساخت کامپوزیت سرامیکی، افزایش استحکام نیست-8] .[7 کامپوزیتهای سرامیکی با الیاف پیوسته، عموما دارای خواص مکانیکی ویژه بالایی هستند و میتوانند در کاربردهای هوافضایی دمای بالا به کار گرفته شوند و از کاربردهای غیر هوافضایی کامپوزیتهای سرامیکی میتوان به اجزای موتورهای دما بالا، مته و ابزار تراش، اجزای مقاوم در برابر سایش، لوله اگزوز، نازل، لولههای مبدل گرما و غیره اشاره کرد.
از عمدهترین کامپوزیت-های زمینه سرامیکی می توان به کامپوزیتهای کربن/کربن، کامپوزیتهای آلومیناSiC/ و کامپوزیتهایی با زمینه Si3N4 یا SiC تقویت شده با الیاف پیوسته SiC و کربن اشاره کرد.[9-11] تاکنون تحقیقات زیادی در زمینه تقویت سرامیک ها با تقویت کننده های مختلف به روش ریخته گری دوغابی انجام شده است[12-24]، ولی تحقیقی در زمینه ی کامپوزیت پایه آلومینا تقویت شده با آلومینیوم با استفاده از پیش فرم گرافیتی، به روش ریخته گری تحت فشار و به کمک ریخته گری دوغابی مشاهده نشده است. از این رو در این پژوهش تلاش بر آن شده است که ساخت کامپوزیت فوق با سایز تقویت کننده های متفاوت، به صورت جهت دار و همچنین با جهت گیری های رندوم مورد بررسی و آزمایش قرار گیرد.
روش تحقیق
· مواد اولیه
در این تحقیق از آلفا آلومینای از نوع WDR4 ساخت شرکت Indal با خلوص 99 5 - جدول - 1 و اندازه ذرات1 m استفاده شد. ترکیب شیمیایی تقویت کننده آلومینیوم با خلوص 98/5 نیز در - جدول - 2 آمده است. همچنین برای تهیه فوم الومینایی از گرافیت با قطر 0 5mm و 1mm استفاده شد.
· روش انجام تحقیقات
فرآیند ریخته گری دوغابی یکی از روش های شکل دهی سرامیک ها است که شامل ریختن یک دوغاب ریخته گری به داخل یک قالب متخلخل، دادن زمان مناسب - از چند دقیقه تا چند ساعت - برای انتقال آب از دوغاب به قالب در اثر مکش لوله مویین، تمام آب دوغاب به درون قالب جذب می شود. خشک شدن نسبی بدنه در قالب سبب کمی انقباض در بدنه می شود که خروج آن را از قالب برای خشک کردن کامل ممکن می سازد.
