اثر عوامل فرآيندي بر ساختار سلولي كف- جامد آلومينيمي A356-SiC ريختگي و كمّي سازي تخلخل آن

Effect of Processes Parameters on Cellular Structure of the Cast A356-SiC Foam and Quantification of the Porosity

هدف از پژوهش حاضر مدلسازي عددي ساختار متخلخل كف-جامد (فوم) آلياژ آلومينيم 356 A حاوي ذرات SiC مي باشد. ابتدا اثر عوامل فرايند توليد، ازجمله زمان و دماي پف سازي و همچنين درصد ذرات SiC بر الگوي ساختار متخلخل كف-جامد كامپوزيتي تعيين مي شود. درمرحله بعد با برش طولي كف-فوم پديده زهكشي بررسي و بصورت مقادير كمِي تعيين شده است و ساختار سلولي پايدار فجامد تعيين ميشود. در ادامه با آناليز تصاوير متخلخل مقطع برش كف-جامد به كمك نرم افزار Clemex مدل رياضي براي ساختار پايدار و همگن معرفي شده است. به كمك اين مدل كه به عامل ساختار S موسوم شده است، مي توان اثر وجود ناهمگني و عيوب ساختار همانند حفره هاي ناهمگون و اثر مخرب زهكشي را به صورت كمّي تعيين نمود و ارتباط آنرا با تغييرات خواص مكانيكي ناشي از عيوب موجود در ساختار سلولي را تعيين نمود. در انتها براي صحت سنجي اين ادعا، نمونه هاي كف-جامد تحت آزمون فشار9 ASTM E قرار گرفته و سطح زير منحني تنش-كرنش كف -جامدها با ساختار همگن و غير همگن اندازه گيري و مقادير انرژي تغيير فرم آنها در كنار مقادير پارامتر S مربوط به هر كدام مقايسه شده. نتايج تاييد مي كند كه هرجا پارامتر ساختار S به سمت يك نزديك شود، عيوب ساختاري حداقل و فوم ها ساختاري پايدار و همگن تر خواهند داشت و به تبع آن انرژي تغيير فرم پلاستيك نيز بالاتر مي رود.

In this investigation has been developed an analytical model for quantification of cellular structure of cast A356-SiC foam. In the first stage, effect of processes parameters, such as temperature and time of the foaming, and the SiC percentage on the cellular structure pattern of foams were measured. In next stage, phenomenon of drainage was quantified by measuring of density in foams longitudinal direction. Then by adding of Clemex-software the porosity structure of foam in transverse and longitudinal directions was analyzed, and then was developed a new mathematical model (S coefficient) for stability and homogeneity of the foam porosity structure. Effect of non-homogeneity, drainage, and defect of foam cellular structure on the mechanical properties can be quantified by the S coefficient. In order to verification of the model, ASTM E9 carried out for some foam samples with homogenous and non- homogenous structure. The plastic deformation energy of foams based on the stress-strain curves was calculated and was compared with the S coefficient of each sample. Results shown, while the S coefficient was approximated to unity, the cellular structure will be more homogenous and increase the absorption energy.