تاثير مقدار سيليسيم بر درجه‌بندي ريزساختار آلياژهاي Al-Si ريخته‌شده به روش گريز از مركز

he Effect of Silicon Content on the Graded Microstructure of Centrifugally Cast Al-Si Alloys

در اين پژوهش، تاثير مقدار سيليسيم بر درجه‌بندي ريزساختار آلياژهاي Al-Si ريخته‌شده به روش گريز از مركز مورد بررسي قرار گرفت. به اين منظور دو استوانه به ترتيب با تركيب شيميايي Al-11.9wt.% Si (آلياژ هيپو يوتكتيك) و Al-20wt.% Si (آلياژ هايپريوتكتيك) به روش گريز از مركز عمودي ريخته‌گري شد و سپس ريزساختار و سختي مقاطع شعاعي آنها با استفاده از ميكروسكوپ نوري/ الكتروني روبشي و سختي‌سنجي برينل مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس نتايج بدست آمده، آلياژهاي هيپو و هايپريوتكتيك آلومينيم-سيليسيم، دو الگوي متفاوتي از توزيع درجه‌بندي شده سيليسيم در راستاي شعاعي استوانه‌ها و در نتيجه تغييرات سختي از خود نشان مي‌دهند. در استوانه هيپويوتكتيك به خاطر جدايش فاز سنگين و نرم Al-α اوليه در جهت نيروي گريز از مركز، جداره خارجي و داخلي به ترتيب ريزساختار هيپويوتكتيك و يوتكتيك مشاهده مي‌شود. در حالي كه در استوانه هايپريوتكتيك به واسطه جدايش ذرات سبك و سخت سيليسيم اوليه در خلاف جهت نيروي گريز از مركز، لايه خارجي ريزساختار يوتكتيكي و لايه داخلي ريزساختار هايپريوتكتيكي از خود نشان مي‌دهند. به واسطه اين تغييرات پيوسته و تدريجي ريزساختار در امتداد شعاعي استوانه‌ها، سختي استوانه هايپريوتكتيك در تمامي مقاطع شعاعي حدود 10 برينل بيشتر از استوانه هيپويوتكتيك است. همچنين جداره داخلي استوانه هيپو و جداره خارجي استوانه هايپريوتكتيك هر دو با ريزساختار يوتكتيكي، سختي مشابهي نشان مي‌دهند. به علاوه، سختي هر دو استوانه از سمت جداره خارجي به سمت جداره داخلي با شيب ملايمي افزايش مي‌يابد.

In this study, the effect of silicon content on the graded microstructure of Al-Si alloys fabricated by centrifugal casting method was investigated. For this purpose, two cylinders with a chemical composition of Al-11.9 wt.% Si (hypoeutectic alloy) and Al-20wt.% Si (hypereutectic alloy) were cast through vertical centrifugal casting method. Then the microstructure and hardness of radial sections of the cast cylinders were studied using optical/scanning electron microscopes and standard Brinell test method, respectively. According to the results, two hypo and hypereutectic Al-Si cylinders illustrate two different patterns of functionally graded microstructure thus hardness along the radial direction. In hypoeutectic cylinder, due to the segregation of the heavy and soft α-Al phase in centrifugal force direction, the outer and inner layers show hypoeutectic and eutectic microstructures, respectively. While in the hypereutectic cylinder due to the segregation of the light and hard primary Si particles in the centripetal direction, the outer and inner layers contain eutectic and hypereutectic microstructures, respectively. As a result of these continuous and gradual microstructural changes in radial direction of the cylinders; firstly: the hardness of all radial sections in hypereutectic cylinder is about 10 Brinell more than the hypoeutectic one; secondly: the inner layer of hypoeutectic and outer layer of hypereutectic cylinders both with full eutectic microstructure show similar hardness; thirdly: the hardness of both cylinders moderately increase from outer periphery towards the inner periphery of the cylinders.