بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش از ساچمه های فولادی با اندازه های مختلف به عنوان فاز تقویت کننده، در ساخت کامپوزیت آلومینیوم- فولاد استفاده شده است. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر قطر ساچمه و دمای سینترینگ بر خواص کامپوزیت فوق میباشد. خواص ساختاری کامپوزیت با استفاده از میکروسکوپ نوری و خواص مکانیکی آن توسط دستگاههای اندازهگیری استحکام فشاری و میکروسختی سنج بررسی شد. نتایج نشان داد هر چه اندازه ذرات ساچمه ریزتر باشد تا حدی که آلومینیوم مذاب بتواند فضای بین ذرات ساچمه ها را پر نماید، کامپوزیت تولید شده استحکام فشاری و سختی بیشتری دارد. همچنین افزایش دمای سینترینگ تولید پیش فرم باعث افزایش استحکام فشاری کامپوزیت میگردد.
مقدمه
کامپوزیتهای زمینه فلزی خواص قابل توجهی همچون استحکام فشاری، خستگی و خزش بالا، مقاومت به سایش و پایداری حرارتی و ابعادی خوبی نشان میدهند[1]، که در اکثر این موارد علاوه بر داشتن استحکام مناسب، سبک بودن قطعه نیز اهمیت دارد. یکی از مهمترین عوامل جهت دستیابی به خواص مطلوب در کامپوزیت ها، انتخاب تقویت کننده مناسب است. مواد سرامیکی از متداول ترین تقویت کننده های مورد استفاده در کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به شمار می رود اما با توجه به تر شوندگی نامطلوب مابین سرامیک و زمینه فلزی و نیز هزینه بالای تولید تقویت کننده های سرامیکی، در سال های اخیر تقویت کننده های فلزی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.
[2,3,4] نقش تقویت کننده به نوع ساختار کامپوزیت زمینه فلزی وابسته است. در کامپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده با ذرات، زمینه تحمل کننده بار اعمالی است. نقش تقویت کننده ایجاد استحکام و سختی کامپوزیت به واسطه جلوگیری از تغییر شکل زمینه است، که این عمل با موانع فیزیکی ایجاد شده به وسیله تقویت کننده انجام میشود.[5,6,7] تا کنون تحقیقات زیادی در زمینه تقویت آلومینیوم و آلیاژهای آن با الیاف و سیم های فولادی انجام شده است، ولی تحقیقاتی در زمینه ی کامپوزیت ذره ای آلومینیوم- فولاد به روش ریخته گری تحت فشار مشاهده نشده است. از اینرو در این پژوهش تلاش بر آن شده است که خواص مکانیکی کامپوزیت ذره ای آلومینیوم-ساچمه های فولادی تولید شده به روش ریخته گری تحت فشار مورد آزمایش و بررسی قرار گیرد.[8,9]
روش تحقیق
· مواد اولیه
ترکیب شیمیایی فلز زمینه ی کامپوزیت - آلومینیوم با خلوص - 98/5% در جدول 1 آمده است.
· روش انجام تحقیقات
ابتدا قالب مناسب برای ریخته گری تحت فشار بوسیله تراشکاری آماده شد قالب مورد نیاز شامل 3 قسمت پیستون فولادی برای اعمال فشار، سیلندر فولادی و قطعه ای برای بستن انتهای قالب است. سپس ساچمه های فولادی تا ارتفاع 30 میلیمتر در داخل قالب ریخته شدند. پس از پیش گرم کردن قالب در کوره به مدت 2 ساعت تا دمای600 درجه سانتیگراد، تحت فشار پرس هیدرولیک تک محوره - فشار 10 مگا پاسکال روی مذاب - ، کامپوزیت ذره ای آلومینیوم- ساچمه فولادی شکل گرفت.
در مرحله بعد به منظور افزایش استحکام ساچمه های فولادی، عملیات سینترینگ بر روی آن ها انجام شد. جهت سینتر کردن ساچمه های فولادی، قالب استوانه ای گرافیتی تهیه و ساچمه های فولادی تا ارتفاع 30 میلیمتر در آن ریخته شد - برای راحت در امدن ساچمه های سینتر شده از قالب گرافیتی راه بدر و یک صفحه گرافیتی برای انتهای قالب استفاده شد - و سینترینگ در دمای 1100 c و 1200 c و 1350 c انجام شد. سپس شمش آلومینیوم خالص بوسیله کوره القایی در دمای 780 سانتی گراد - برای رسیدن به سیالیت بالا و جبران افت دما در حین عملیات حمل و تزریق مذاب - ذوب گردید. قالب از داخل کوره پیش گرم برداشته و زیر پرس قرار داده شد و بلافاصله مذاب درون قالب ریخته شد و بوسیله پیستون بالایی فشار اعمال و مذاب تزریق شد و اعمال فشار تا زمان انجماد مذاب تزریق شده ادامه یافت.
