بررسي سطوح شكست در نانوكامپوزيت هاي A356-Al2O3

Investigation of fracture mechanisms of A356-Al2O3 Nano composites

خواص قطعات آلومينيومي و كامپوزيتي مورد استفاده در خودرو به عوامل متعددي نظير روش توليد، نوع زمينه و نوع فاز تقويت كننده بستگي دارد. روش همزدن مغناطيسي به منظور غلبه بر مشكلات ناشي از حضور همزن مكانيكي در دوغاب ابداع شد، اين روش امروزه به عنوان پركاربردترين و سودمندترين روش مصرفي در فرآيندهاي نيمه‌جامد مطرح است. در اين پژوهش نانو كامپوزيت هاي آلومينيومي به سه روش: ريخته گري سنتي در ماسه، ريخته گري كوبشي در قالب فلزي و كامپوزيت سازي در حالت نيمه جامد تهيه شده و سطوح شكست آنها مورد بررسي قرار گرفت. در ريخته‌گري كوبشي و كامپوزيت‌سازي در حالت نيمه‌جامد، به دليل تغيير قالب از ماسه‌اي به فلزي و افزايش ضريب انتقال حرارتي قالب، سرعت سرد شدن مذاب افزايش پيدا مي‌كند، همچنين فشار خارجي اعمالي موجب حذف حباب‌هاي گازي محبوس در مذاب مي‌شود. مجموعه پارامترهاي ذكر شده افزايش شديدتر سرعت سرد شدن را منتج مي‌شود و فواصل بازوهاي دندريتي كاهش بيشتري نسبت به ريخته‌گري در قالب ماسه‌اي پيدا مي‌كند. در نمونه‌هاي ريختگي در ماسه و روش ريخته‌گري كوبشي به دليل رشد دندريتي ساختار، ترك‌هاي بين‌دندريتي به خوبي قابل مشاهده است كه دليل آنرا مي‌توان در حبس حباب‌هاي گازي و عدم مذاب‌رساني كافي در ميان دندريت‌ها دانست، در نمونه‌هاي كامپوزيت سازي در حالت نيمه جامد ريز ساختار و سطوح شكست بسيار مناسب مي باشند.

The properties of aluminum and composite parts used in automobiles depend on several factors such as production method, type of matrix and type of second particle phase. Magnetic stirring method was invented to overcome the problems caused by the presence of mechanical stirrer in the slurry. This method is considered as the most widely used and useful method in semi-solid processes. In this research, aluminum nanocomposites were prepared in three ways: traditional casting in sand, squeeze casting in metal mold and composite in semi-solid state, and then their failure levels were investigated. In squeeze and semi-solid casting, due to the change of the mold from sand to metal and the increase of the heat transfer coefficient of the mold, the cooling rate of the melt increases, also the applied external pressure eliminates the gas bubbles trapped in the melt. The set of mentioned parameters results in an increase in the cooling rate and the distances between the dendritic arms are further reduced than in the case of sand castings. In sand casting samples and squeeze casting method, due to dendritic growth of the structure, interdendritic cracks are well visible, which can be attributed to the entrapment of gas bubbles and insufficient melt among the dendrites. In semi-solid composite specimens, microstructure and fracture surfaces indicate that casting is more desirable.