توليد و مشخصه يابي كامپوزيت A356 تقويت‌ شده با ذرات نانو و ميكرومتري SiC به روش ريخته گري گردابي

Preparation and characterization of A356 composite reinforced with SiC nanoand microparticles by stir casting method

در اين پژوهش كامپوزيت‌هاي ‌زمينه آلياژ آلومينيم A356 تقويت‌شده با درصدهاي وزني مختلف از نانوذرات و ذرات ميكرومتري SiC به ترتيب با ميانگين اندازه 50 نانومتر و 5 ميكرومتر توسط روش ريخته‌گري گردابي توليد شد. با توجه به نقش عمليات حرارتي T6 بر روي افزايش استحكام و سختي آلياژ A356، كامپوزيت‌هاي به‌دست‌آمده تحت عمليات حرارتي T6 قرار داده شدند. سختي و خواص فشاري نمونه‌هاي كامپوزيتي مورد بررسي قرار گرفت. ميكرو‌ساختار نمونه‌ها نيز توسط ميكروسكوپ‌هاي نوري، الكتروني روبشي و الكتروني گسيل ميداني بررسي شد. بررسي ريزساختاري نشان داد كه انجام عمليات حرارتي T6 باعث تغيير در مورفولوژي سيليسيم يوتكتيك شده و طي مرحله پيرسازي رسوب مستحكم Mg2Si در ساختار ايجاد مي‌شود كه باعث افزايش سختي و استحكام فشاري آلياژ شده است. نتايج نشان داد كه با افزايش درصد وزني نانوذرات، سختي و استحكام فشاري افزايش مي‌يابد. نتايج حاصل از ريزساختار نمونه‌ها، توزيع نسبتاً يكنواختي را از ذرات تقويت‌كننده نشان داد. همچنين استحكام و سختي كامپوزيت‌هاي تقويت‌شده با نانوذرات بيشتر از كامپوزيت تقويت‌شده با ذرات ميكرومتري با وجود درصد وزني بالاتر بود. ميزان سختي و استحكام فشاري در كرنش 35 درصد كامپوزيت عمليات حرارتي شده و تقويت‌شده با 1.5 درصد وزني نانوذرات به ترتيب 62 برينل و 252 مگاپاسكال نسبت به آلياژ پايه ريختگي بهبود يافته است

In this study, A356 aluminum alloy matrix composites reinforced with different weight percentages of SiC nano- and microparticles respectively with 50 nm and 5 μm average particle sizes were fabricated by stir casting method. Due to the effect of T6 heat treatment on the strength and hardness of A356 alloy, the obtained composites were subjected to the T6 heat treatment. The mechanical properties such as hardness and compressive properties of the composites were investigated. Microstructures of the samples were also investigated by an optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM) and field emission scanning electron microscope (FESEM). Microstructural investigation indicated that T6 heat treatment led to the change of eutectic silicon morphology and formation of the Mg2Si precipitates during age hardening stage, leading to increased hardness and compressive strength. The results showed that an increase in wt.% of nanoparticles leading to increased hardness and compressive strength. The results of microstructural investigation showed the relatively uniform distribution of reinforcement particles. Also, the strength and hardness of the composites reinforced with nanoparticles were greater than those of the composite reinforced with microparticles, even with higher weight percent of reinforcement particles. Hardness and compressive strength at 35% strain for the composite reinforced with 1.5 wt.% nanoparticles were respectively obtained 62 HBN and 252MPa, which are improved compared to the base alloy.