بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش فرآیند ساخت کامپوزیت با زمینه ی Al7075 با ذرات تقویت کننده ی TiB2 و Al2O3 به روش ریخته گری گردابی مورد بررسی قرار گرفته و خواص مکانیکی و ریزساختاری آن ارزیابی شد. فازهای تقویت کننده ی TiB2و Al2O3 از طریق افزودن مخلوط پودری آلومینیوم، اکسید بور و اکسید تیتانیوم که قبلا به مدت زمان 8 ساعت تحت آسیاب کاری و فعال سازی قرار گرفته بود در مذاب ایجاد شدند. مورفولوژی و دمای انجام واکنش مخلوط پودری به ترتیب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEM و آنالیز گرماسنجی افتراقی - - DSC مورد بررسی قرار گرفت .
فرایند ریخته گری گردابی در دمای 750 درجه ی سانتی گراد تحت اتمسفر آرگون انجام شده و در قالب های فولادی ذوب ریزی شد. سپس نمونه های ریختگی تحت عملیات اکستروژن در دمای 400 درجه ی سانتی گراد قرار گرفت. ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه های کامپوزیتی تولید شده مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی ریزساختار نمونه ها نشان دهنده ی توزیع مناسب ذرات تقویت کننده در زمینه ی آلومینیوم بود. مقادیر استحکام کششی و درصد ازدیاد طول کل کامپوزیت تولید شده قبل از انجام عملیات پیرسازی به ترتیب 400مگاپاسکال و %13 بود.
مقدمه
نیاز به موادی با استحکام و مدول الاستیک بالا و در عین حال وزن پایین منجر به توسعه کامپوزیتهای زمینه فلزی شده است. یکی از بیشترین مواد مورد استفاده به عنوان زمینه در کامپوزیتهای زمینه فلزی، آلومینیوم است. علت این موضوع خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب این فلز می باشد. افزودن ذرات سرامیکی به زمینه آلومینیومی باعث افزایش خواص مکانیکی می شود. مجموعه عوامل مذکور موجب کاربرد گسترده کامپوزیتهای زمینه آلومینیومی تقویت شده با ذرات سرامیکی در صنایع مختلف شده است.[2-1] ذرات سرامیکی بوراید تیتانیوم و اکسید آلومینیوم دارای خواص مکانیکی بسیار مناسبی می باشند. به همین دلیل در تولید کامپوزیتهای زمینه آلومینیمی از اهمیت بالایی برخوردار اند .[4 ,3]
کامپوزیت سازی به روش درجا نسبت به سایر روش های کامپوزیت سازی دارای مزایای مهمی می باشد.[5] در روش ریخته گری و در فاز مذاب ساخت این نوع کامپوزیت با استفاده از نمک های حاوی تیتانیم و بورکه عبارت اند از K2TiF6 وKBF4 استفاده می شود.[14-13-12-11]در خصوص محدودیت های استفاده از این روش ها می توان به قیمت تمام شده ی بالای این نمک ها و آمیژان ها، دما و زمان بالای نگه داری مذاب به منظور تشکیل ذرات تقویت کننده اشاره کرد.
در این پژوهش فرآیند جدیدی برای ساخت کامپوزیت با زمینه ی آلومینیم و آلیاژAl7075 با ذرات تقویت کننده ی TiB2 و Al2O3 به روش ریخته گری گردابی مورد بررسی قرار گرفته و خواص مکانیکی و ریزساختاری آن ارزیابی شده است. فازهای تقویت کننده ی TiB2و Al2O3 از طریق افزودن مخلوط پودری ارزان قیمت صنعتی آلومینیوم، اکسید بور و اکسید تیتانیوم که قبلا به مدت زمان های مختلف تحت آسیاب کاری و فعال سازی قرار گرفته بود به مذاب ایجاد شدند.
مواد و روش تحقیق
در این تحقیق به منظور ساخت کامپوزیت، از شمش آلیاژ Al7075، تولید شده توسط شرکت آلوم رول استفاده گردید. ترکیب عناصر آلیاژی شمش7075 استفاده شده در جدول 1 مشاهده می شود. به منظور ساخت ذرات تقویت کننده اکسید آلومینیوم و بوراید تیتانیوم، ترکیبی از پودرهای اولیه ی آلومینیوم، اکسید بور و اکسید تیتانیوم که توسط آسیاب گلوله ای شافتی به مدت 8 ساعت، با نسبت گلوله به پودر1:10 تحت اتمسفر آرگون، با سرعت چرخشی 360 دور بر دقیقه مورد آلیاژ سازی مکانیکی قرار گرفتند. اسید استئاریک به میزان%0/5 وزنی برای جلوگیری از جوش سرد و کنترل کننده ی فرایند به مخلوط پودری افزوده شد.
برای تعیین دمای واکنش پودرهای آسیابکاری شده، از آنالیز حرارتی افتراقی - DTA - در دستگاه مدل L81/1750 ، ساخت شرکت لینسیس استفاده شد. از آزمایش پراش پرتوی ایکس - - xrd به منظور بررسی تشکیل فازها در پودرهای آلیاژسازی مکانیکی شده استفاده شد. برای این منظور از دستگاه پراشسنجی پرتو ایکس مدل PW 3710 ساخت شرکت فیلیپس با هدف مسی استفاده شد. به منظور ذوب و ریخته گری کامپوزیت ها از یک کوره شعله ای، دارای بوته ی گرافیتی، مجهز به یک همزن مکانیکی با قابلیت کنترل سرعت چرخشی و با اتمسفر آرگون استفاده شد.
عملیات ذوب در دمای 750درجه ی سانتی گراد انجام گرفت. جهت ایجاد کامپوزیت، مقادیر مختلفی از پودر فعال سازی شده به مدت8ساعت، به منظور تشکیل مخلوطی از فازهای تقویت کننده ی آلومینا و بوراید تیتانیوم، به میزان 3،5و8 درصد وزنی به مذاب افزوده شده و عملیات همزدن مذاب به مدت10دقیقه و با سرعت500دور بر دقیقه انجام گرفت. همچنین برای بررسی تاثیر ذرات تقویت کننده بر ریز ساختار ریختگی Al7075، یک نمونه ی مذاب خالص 7075 بدون افزودن ذرات تقویت کننده ذوب ریزی و منجمد شد. نمونه های ریخته گری پس از انجماد در قالب فولادی، به مدت 20 دقیقه در دمای 400 درجه ی سانتی گراد نگه داری شده و سپس تحت عملیات اکستروژن با نسبت 1:6 قرار گرفتند.
