بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش خواص مکانیکی وریز ساختار کامپوزیت Al - Sic که به روش گردابی تهیه شد ، مورد مطالعه قرار گرفت . ذرات Sic به قطر متوسط 50 میکرون به عنوان تقویت کننده به مذاب آلیاژ A356 افزوده شد و پس از هم زدن به مدت 10 دقیقه ، در قالب فلزی ریخته گری شد . بعد از ریخته گری در قالب فلزی نمونه ها مورد عملیات حرارتی پیرسازی قرار گرفته ودرادامه طبق استاندارهای موجود آماده سازی شده وتست های کشش ، سختی ومتالوگرافی صورت پذیرفته در این تحقیق تأثیر درصد حجمی ذرات Sic بر ریز ساختار و خواص کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج نشان دهنده توزیع یکنواخت و مناسب ذرات Sic در نمونه های حاوی 5 درصد و 10 درصد حجمی و آگلومره شدن آن در 15 درصد حجمی و نیز نشان دهنده افزایش تنش تسلیم ومدول الاستیسیته نمونه ها به مقدار 5 درصد در نمونه 5 درصدSic و12 درصد در نمونه 10 درصد Sic و 17 درصد در نمونه با 15 درصد Sic نسبت به آلیاژ زمینه است . بهترین خواص مکانیکی برای کامپوزیت 10 Sic درصد وبالاترین مدول الاستیسیته مربوط به15درصد Sicمی باشد.
-1مقدمه
به طورکلی می توان کامپوزیت هارابه سه دستهزیرتقسیم کرد : کامپوزیت های زمینه فلزی ، کامپوزیت های زمینه پلیمری ، کامپوزیت های زمینه سرامیکی . [1] کامپوزیت های زمینه فلزی با زمینه آلیاژهای سبک همچون آلومنیوم و منیزیوم و تقویت کننده های با ذرات سرامیکی مانند کاربید سیلیسیم ، کاربید بر ، آلومینا و کاربید تیتانیوم را می توان دسته ای از مواد پیشرفته در نظر گرفت که دارای وزن کم ، استحکام زیاد ، مدول الاستیسیته بالا ، ضریب انبساط حرارتی کم و مقاومت به سایش خوب هستند . به طور ترکیبی از این خواص در یک ماده ساده یافت نمی شود .
هدف از ساخت کامپوزیت زمینه فلزی با استفاده از ذرات سرامیکی ، ترکیب خواص مطلوبی از فلز و سرامیک است . افزودن ذرات دیر گداز مستحکم ، با مدول الاستیسیته بالا به زمینه فلزی منعطف ، ماده ای را نتیجه می دهد که خواصی بین ذرات سرامیکی و آلیاژ زمینه دارد .فلزات ترکیب خوبی از خواصی همچون استحکام و انعطاف پذیری دارند ، ولی گاهی صلابت کمی دارند در حالی که سرامیک ترد و مستحکم اند . [4] فرایند ریخته گری گردابی ، روش بسیار مناسبی برای ساخت کامپوزیت زمینه فلزی است ، زیرا هم ارزان است و هم برای دامنه وسیعی از مواد و شرایط ، قابلیت تولید دارد .
استفاده از این روش برای تولید کامپوزیت ، همواره با مشکلاتی همراه بوده است که از آن جمله می توان به عدم کنترل کامل پارامترهای تولید و همچنین امکان پدید آمدن واکنش های مخرب در فصل مشترک زمینه و فاز دوم و نیز مشکلات ترشوندگی فاز دوم توسط زمینه اشاره کرد. با وجود ظاهر ساده روش گردابی،پارامترهای زیادی در این روش دخالت دارد که می توان آن ها را به دو دسته تقسیم کرد .
یک دسته از این پارمترها متأثر از رفتار موادی است که در فرایند تولید کامپوزیت مورد بررسی قرار می گیرد.از جمله این پارامترها می توان به سیالیت مخلوط کامپوزیت که خود متأثر از جنس زمینه ، کسر حجمی و اندازه ذرات اشاره کرد.دسته دیگر، پارامترهایی هستند که از روش تولید کامپوزیت تأثیر می پذیرند که از میان آن ها در روش گردابی می توان به درجه حرارت هم زدن ، شکل هم زدن ، موقعیت همزن ، نحوه وارد کردن ذرات ، گاز زدایی و زمان هم زدن اشاره کرد . [5]
در میان ذرات سرامیکی ، ذرات Sic، ترشوندگی نسبت خوبی با مذاب آلومنیوم دارند . کاربید سیلیم ماده دیرگدازی است که دمای ذوب آن 2316 درجه سانتی گراد است و خواص مناسبی مانند پایداری در برابر شوک حرارتی ،نقطه ذوب بالا و پایداری ترمودینامیکی زیاد دارد . کامپوزیت Al - Sic به دلیل دارا بودن خواص مطلوبی همچون استحکام ، مقاومت به سایش ، چقرمگی و سختی مناسب و حفظ این سختی در دمای زیاد ، در صنایعی خاص همچون صنایع هوا نظامی ، هوا فضا و هسته ای مورد توجه ویژه قرار گرفته است . 7]و[6
-2 روش تحقیق
. 1-2 مواد اولیه
در این پژوهش از آلیاژ A356 به عنوان زمینه فلزی کامپوزیت استفاده شد . جدول 1ترکیب شیمیایی این آلیاژ را نشان می دهد . ذرات سرامیکی Sic با اندازه میانگین 50 میکرون باخلوص بیشتراز 99 درصد ساخت کشور ایتالیا به عنوان ماده تقویت کننده در این پژوهش به کار رفت .
.2-2 فرایند ساخت کامپوزیت
برای تولید ساخت این کامپوزیت از کوره الکتریکی با حداکثر دمای 1200 سانتیگراد استفاده شد. امکان مخلوط سازی ذرات تقویت کننده با زمینه در داخل کوره مطابق تجهیزاتی که در شکل 1 آمده است ، انجام گرفت . این تجهیزات شامل کوره ، اینوزتر ، همزن ، نازل گازآرگن، ترموکوپل ، پایه و ... دراین تحقیق ذرات تقویت کننده Sic در دمای1100 درجه سانتی گراد به مدت 2ساعت عملیات حرارتی اکسیداسیون سطحی صورت گرفت تادر سطح ذرات یک لایه sio2تشکیل شود که نسبت به Sicترشوندگی بهتری با ذوب دارد و با نرخ نسبتا ثابت 0/3 - گرم بر ثانیه برای مقدار 2کیلوگرم - توسط قیف به مذاب تلقیح شود .
مخلوط سازی ذرات تقویت کننده بعد از تشکیل گرداب و گاززدایی آلیاژ زمینه با گاز آرگن و در دمای 700 درجه سانتی گراد صورت گرفت . پس از هم زدن به مدت 10 دقیقه با سرعت 675 دور بر دقیقه ، مذاب کامپوزیتی به درون قابل فلزی ریخته گری شد.در ادامه نمونه ها مورد عملیات حرارتی پیرسازی قرار گرفته دراین عملیات نمونه در دمای 530 درجه سانتیگراد به مدت 8 ساعت عملیات انحلالی و به سرعت در آب کوینچ شده وبه مدت 3,5 ساعت در دمای 155 رسوب سختی انجام گرفته است .
. 3-2 بررسی ریز ساختار و خواص مکانیکی
برای تعیین استحکام کشش نمونه های کامپوزیتی از دستگاه تست کشش 250کیلونیوتنی ساخت شرکت اینسترون - - instron انگلستان مدل 8502 سبک ها و قالب بندی های مورد استفاده استفاده شد . نمونه ها بر اساس استاندارد E8 -00b که در شکل 2 دیده می شود ساخته شد.
