بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت هيبريدي زمينه آلومينيومي با تقويت كننده آمورف/سراميكي مورد استفاده به عنوان پيش ماده فوم

The Investigation of Microstructure and Mechanical Properties of Metallic Glass/Ceramic Reinforced Hybrid Al Matrix Composite Used as Foam Precursor Material

در اين پژوهش كامپوزيت هيبريدي زمينه آلومينيومي با تقويت كننده دوگانه ذرات آمورف/سراميكي توسط روش متالورژي پودر توليد شد. ابتدا، مخلوط‌هاي پودري آلومينيوم خالص با تقويت كننده ذرات آمورف Fe75Si15B5Zr5 و سراميكي TiH2 در مقادير مختلف تهيه شد. سپس، از روش زينتر به كمك قوس پلاسما براي توليد قطعات كامپوزيتي حجيم استفاده گرديد. ريزساختار ، تغييرات فازي، مقدار تخلخل‌ها و خواص مكانيكي نمونه‌هاي حجيم مورد بررسي قرار گرفتند. بررسي‌هاي ريزساختاري نشان داد كه ذرات تقويت كننده در مرزهاي دانه تجمع پيدا كرده‌اند و اندازه متوسط دانه با افزايش مقدار تقويت كننده آمورف كاهش پيدا كرد. افزايش مقدار تقويت كننده آمورف تأثير ناچيزي در افزايش مقدار تخلخل‌هاي ريزساختاري داشت. بررسي‌هاي فازي حضور ذرات تقويت كننده آمورف و عدم كريستاله شدن آنها و همچنين عدم تشكيل فازهاي حاصل از واكنش‌هاي ناخواسته بين تقويت كننده و زمينه را آشكار كرد. استحكام تسليم و سختي نمونه‌هاي حاوي 15 درصد حجمي تقويت كننده آمورف و 1 درصد حجمي TiH2 افزايش به ترتيب در حدود 35 و 20 درصدي را نسبت به نمونه بدون تقويت كننده آمورف نشان دادند.

In this study, Al matrix hybrid composites reinforced with amorphous/ceramic particles have been produced via powder metallurgy process. Pure aluminum powder particles were blended with various volume fractions of TiH2 and amorphous Fe75Si15B5Zr5 particles. Blended powders were then consolidated through spark plasma sintering (SPS). The microstructure, phase evolution and mechanical properties of composites were examined. Microstructural investigations indicated that the reinforcing particles were segregated along the grain boundaries and mean grain sizes were decreased by increasing the amorphous particles content. Also, increasing the volume fraction of reinforcements had negligible effect on the porosity content of composites. Phase investigations revealed the presence of amorphous phase in the XRD patterns and absence of any undesirable matrix/reinforcement interfacial products. Compared to composite without amorphous reinforcements, the yield strength and hardness of composites contain 15 vol. % of amorphous particles and 1 vol. % of TiH2 particles were enhanced for 35% and 20%, respectively.