بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، تولیدکامپوزیت های گرادیانی1 سه لایه آلومینیم-آلومینا با درصد حجمیفاز آلومینا از %5/7 تا 18/7 درصد حجمیاز طریق اختلاط پودرهای آلومینیم و اکسید روی توسط آسیاب ماهواره ای و اعمال فرآیند پرس داغ در دمای 580 درجه سانتیگراد و فشار های 70،50 و 90 مگاپاسکال بررسی شد. تولید ذرات تقویتکننده آلومینا از طریق وقوع واکنش آلومینوترمیک به صورت درجا در زمینه فلزی صورت گرفت. با افزایش فشار، چگالی نسبی نمونه ها از %87/5 به %98/5 رسید. حداکثر سختی لایه های کامپوزیتی به 137/4 ویکرز برای نمونه تولید شده با فشار 90 مگاپاسکال بود. همچنین، تصاویر میکروسکوپ نوری نشان دهنده توزیع یکنواخت ذرات میکرونی آلومینا در زمینه آلومینیم میباشند.
مقدمه
کامپوزیت های زمینه آلومینیمی تقویت شده با ذرات، دارای مدول الاستیسیته بالا، استحکام ویژه بالا، و مقاومت به سایش خوب بوده و نسبت به آلیاژ های آلومینیم رایج، از خواص عالی در دماهای بالا برخوردار میباشند . - Wu,Li,2000 - کامپوزیتهای زمینه فلزی درجا مواد دوفازی هستند که فاز تقویتکننده آنها در حین تولید از طریق انجام واکنش شیمیایی داخل زمینه فلزی، سنتز شده است. مزایای کامپوزیت های زمینه فلزی تولید شده به روش درجا نسبت به انواع رایج آنها، همگنی بیشتر در ریزساختار و پایداری ترمودینامیکی بالاتر میباشند. علاوه بر این، فاز های تقویت کنندهی حاصله، از آلودگی به دور بوده که این مزیت منجر به ایجاد اتصال فصل مشترک قویتر بین فاز تقویتکننده و زمینه خواهد شد. - Yu,Deng, Ma,Yau, Ng,2003 -
برای تولید کامپوزیت های زمینه آلومینیم با ذرات تقویت کننده اکسید آلومینیم، از مخلوط یک ماده اکسیدی با پایداری کمتر از اکسید آلومینیم و پودر آلومینیم با نسبت بیشتر از مقدار استوکیومتری استفاده میشود. در حین فرآیند تفجوشی، در اثر وقوع واکنش آلومینوترمیک - رابطه - 1 بخشی از آلومینیم در اثر واکنش با فاز اکسیدی، آن را احیاء کرده و تولید فاز تقویت کننده اکسید آلومینیم مینماید. مابقی آلومینیم نیز زمینهی کامپوزیت را تشکیل میدهد.
مواد دارای گرادیان عملکردی، یا FGM، موادی دارای تغییرات گرادیانی ترکیب شیمیایی و ریز ساختار در امتداد ضخامت میباشند. کامپوزیت های دارای گرادیان عملکردی دسته خاصی از مواد گرادیانی دوفازی هستند که گرادیان ایجاد شده در آنها از طریق تغییر در نسبت مخلوط دوفازی ایجاد میشود. در مقایسه با مواد رایج، مواد گرادیانی میتوانند مزایای ویژه ای را ارائه نمایند از جمله: توزیع یکنواخت تنش، کاهش تمرکز تنش و بهبود قابل ملاحظه استحکام اتصال و چقرمگی شکست . - Zhu, Abbaschian,2003 - فرآیند های مختلفی جهت تولید مواد گرادیانی وجود دارند.
این فرآیند ها به سه دسته کلی تقسیم میشود:
- 1 فرآیند های گازی همچون رسوب شیمیایی بخار، رسوب فیزیکی بخار - Shinohara, Imai, Ikeno, Shiota,1990 - ، پاشش پلاسمایی Saitoh - et.al,1989, Fukushima,1989 - ، و واکنشهای سطحی - Uemura,2011 - ،
-2 فرآیندهای ذوبی از جمله ریختهگری گریز از مرکز - Zhang, Wang, Zhou, Wu, 1998, Watanabe, Yamanaka, Fukui, Metallkd,1997 - ، ریختهگری رسوبی - Zimmermann, Schievenbusch, Kaysser,1999 - ، پرکردن کنترل شده قالب - Güntner, Sahm, Kaysser,1999 - ، انجماد جهتدار و فرآیند فلز خورانی - - Kieback, Neubrand, Riedel ,2003
-3 فرآیندهای متالورژی پودر مانند شکل دهی قطعه خام به صورت چیدن لایههای مخلوط پودری به روش معمولی، ریختهگری نواری، نورد پودری، ریختهگری لغزشی و دوغابی - Kieback, et .al ,2003 - ، شکلدهی پودر با نیروی گریز از مرکز، - Birth, Joensson, Kieback, Kaysser,1999 - و تف جوشی بعد از آن که میتواند با فرآیند سنتزاحتراقی - Miyamoto, Nakanishi, Tanaka, Okamoto,Yamada,1990 - همراه باشد. تولید کامپوزیتهای گرادیانی آلومینیم-آلومینا به روشهای مختلفی مورد بررسی قرار گرفته است. از جمله روشهای پرس داغ - Tao, Dengt, Zhang ,Yuan,2001 - ، تف جوشی جریان پالسی - Nagae, et.al,2005 - ، ریختهگری گریز از مرکز Prasad, - Chikkanna,2011 - و همچنین روش متالورژی پودر با استفاده از تفجوشی بدون فشار - - Sanuddin, Ali, Hanim,2012 مورد پژوهش قرار گرفتهاند.
