بررسی تأثیر دما و زمان بار ریزی بر خواص و ریزساختار نانوکامپوزیت A1-B4C به روش ریخته‌گری گردابی

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 19، دوره 9، شماره 1، خرداد 1394، صفحه 201-209   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مقداد خادمیان¹؛ مینا سعیدی حیدری^{* 2}؛ علی علیزاده³؛ حمیدرضا بهاروندی⁴

¹دانشجوی کارشناسی، مهندسی مواد مرکب، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

²دانشجوی دکتری، مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

³استادیار، مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

⁴دانشیار، مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

چکیده

در این مقاله تأثیر دما و زمان بار ریزی بر خواص و ریزساختار نانوکامپوزیت  A1-B₄Cمورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور سه درصد حجمی ذرات B₄C با میانگین اندازه ذرات nm300 به مذاب آلیاژ A1-356 افزوده شد. مخلوط حاصل در دماهای 750، 850 و 950 درجه سانتی‌گراد و مدت زمان‌های 10، 15 و 20  دقیقه در قالب فلزی ریخته‌گری شد. نتایج نشان دهنده افزایش استحکام کششی نمونه‌های کامپوزیتی نسبت به زمینه است. بیشترین میزان استحکام کششی پس از 15 دقیقه اختلاط در دمای ˚C850  و به میزانMPa 178 حاصل شده که نسبت به فلز زمینه 72 درصد افزایش داشته است. همچنین اثر دما و زمان اختلاط بر نوع شکست نشان دهنده این است که در تمامی قطعات نانوکامپوزیتی نوع شکست به صورت ترد بوده و نرم‌ترین سطح شکست مربوط به نمونه‌های تولید شده در زمان اختلاط 15 دقیقه و دمای °C 850 می‌باشد که دارای بیشترین میزان استحکام کششی است.

کلیدواژه‌ها

کاربید بور؛ کامپوزیت زمینه آلومینیومی؛ ریخته‌گری گردابی؛ استحکام کششی

مراجع

[1]     Evans, S.M. Christopher & M. Andreas, “Metal matrix composites in industry: an introduction and a survey”, Kluwer Academic Pub, America, 2003.

 

[2]     J. Hashim & L. Looney, “Metal matrix composites: production by the stir casting method”, Material Processing Technology, Vol. 92, pp. 1-7, 1999.

 

[3]     D. M. Skibo, D. M. Schuster & L. Jolla, “Process for preparation of composite materials containing non-metallic particles in a metallic matrix and composite materials”, US Patent No. 4786467A, 1988.

 

[4]     T. P. D. Rajan, R. M. Pillai & B. C. Pai, “Review: reinforcement coatings and interfaces in aluminum metal matrix composites”, Materials Science, Vol. 33, pp. 3491-3503, 1998.

 

[5]     F. Delannay, L. Froyen & A. Deruyttere, “Review: the wetting of solids by molten metals and its relation to the preparation of metal–matrix composites”, Materials Science, Vol. 22, pp. 1-16, 1987.

 

[6]     Ozdemir, A. Sascha, M. Silke & W. Bernhard, “Nanocrystalline Al–Al₂O_3P and SiC_P composites produced by high-energy ball milling”, Materials Processing Technology, Vol. 205, No. 1, pp. 111-118, 2008.

 

[7]     Mazahery & M. Ostad Shabani. “Nano-sized silicon carbide reinforced commercial casting aluminum alloy matrix: experimental and novel modeling evaluation”, Powder Technology, Vol. 217, pp. 558-565, 2012.

 

[8]     H. Abdoli, H. Asgharzadeh & E. Salahi, “Sintering behavior of Al–AlN-nanostructured composite powder synthesized by high-energy ball milling”, Alloys and Compounds, Vol. 473, No. 1, pp. 116-122, 2009.

 

[9]     Z. Sadeghian, M. H. Enayati, & P. Beiss, “In situ production of Al–TiB₂ nanocomposite by double-step mechanical alloying”, materials science, Vol. 44, No. 10, pp. 2566-2572, 2009.

 

[10] H. T. Son, T. S. Kim, C. Suryanarayana & B. S. Chun, “Homogeneous dispersion of graphite in a 6061 aluminum alloy by ball milling”, Materials Science and Engineering, Vol. 348A, No. 1, pp. 163-169, 2003.

 

[11]    م. سعیدی حیدری و ح. ر. بهاروندی، "مروری بر تأثیر افزودنی‌های مختلف بر سینتر فاز مایع کامپوزیت‌های کاربید بور"، فصلنامه سرامیک ایران، شماره 31، 68-57، پاییز، 1391.

 

[12] M. Shabani & A. Mazahery, “Prediction of wear properties in A356 matrix composite reinforced with B₄C particulates”, Synthetic Metals, Vol. 161, No. 13, pp. 1226-1231, 2011.

 

[13] X. G. Chen & R. Hark, “Development of Al-30% B4C metal matrix composites for neutron absorber material”, The Minerals, Metals, and Materials Society, pp. 3-9, 2008.

 

[14]    آ. کفیل زاده، ح. آشوری، ن. ورهرام، ف. باقری جبلی و ع. فروغی، "بررسی اثر اکسیداسیون ذرات تقویت کننده بر ترشوندگی و استحکام در ساخت کامپوزیت Al-B₄C به روش ریخته گری گردابی"، دومین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی ایران و جامعه ریخته گران ایران، 1387.

 

[15]    ف. باقری جبلی، ح. عبدی زاده، ع. م. هادیان و ح. ر. بهاروندی، "بررسی تأثیر پوشش TiO₂ بر قابلیت ترشوندگی ذرات B₄C به وسیله مذاب آلومینیوم و بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت‌های Al-B₄C"، هشتمین کنگره سرامیک ایران، 1386.

 

[16] Shabani, M. Ostad, & A. Mazahery. “Modeling of the wear behavior in A356–B4C composites”, materials science, Vol. 46, No. 20, pp. 6700-6708, 2011.

 

[17] S. A. Sajjadi, H. R. Ezatpour, & H. Beygi. “Microstructure and mechanical properties of Al–Al2O3 micro and nano composites fabricated by stir casting”, Materials Science and Engineering, Vol. 528A, pp. 8765-8771, 2011.

 

[18] S. A. Sajjadi, H. R. Ezatpour& M. Torabi Parizi, “Comparison of microstructure and mechanical properties of A356 aluminum alloy/Al₂O₃ composites fabricated by stir and compo-casting processes”, Materials and Design, Vol. 34, pp. 106–111, 2012.

 

[19] M. Samuel, A. Gotmare & F. H. Samuel, “Effect of solidification rate and metal feedability on porosity and SiC/Al2O3 particle distribution in an Al-Si-Mg (359) alloy”, Composites Science and Technology, Vol. 53, No. 3, 1995.

 

[20] L. Yulong & K. T. Ramesha, “The infiltration of B-SiC in porous Alumina compacts in a microwave field”, Materials Science and Engineering, Vol. 33, pp. 5-12, 2004.

 

ر. امینی، م. اعطائی، م. ت. نجفی و م. رنجبران، "بررسی تجربی مکانیک شکست در مواد مرکب زمینه آلومینیومی حاوی پانزده درصد ذرات کاربید سیلیسیم"، مهندسی مکانیک جامدات، شماره 2، 2، زمستان، 1388.