نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 No. 182, Shahid Teymuri Blvd., Tarasht, Tehran, Iran

2 کارشناسی ارشد دانشگاه تهران

3 دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، دانشگاه تهران

4 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

10.22068/jstc.2022.542863.1756

چکیده

در دهه‌های اخیر استفاده از کامپوزیت‌های زمینه فلزی و مواد تابعی مدرج به دلیل بدست آمدن تلفیقی از خواص مکانیکی و فیزیکی گسترش پیدا کرده است. در این پژوهش روش ریخته‌گری گریز از مرکز درجا برای ساخت قطعات استفاده شد. کامپوزیت اولیه مورد استفاده در این روش Al-15wt.%Mg2Si بود. قطعات تابعی مدرج درجا با سرعت‌های دورانی 1000، 1300 و 1700 دور بر دقیقه با موفقیت ساخته شدند. برای بررسی ریزساختار نمونه‌های تولید شده از میکروسکوپ نوری و برای بررسی خواص مکانیکی از سختی سنجی ویکرز استفاده شد. مقطع نمونه‌های ساخته شده به دو قسمت تقویت شده و ماتریس تفکیک شدند و مشاهده شد که با افزایش دور قالب، اندازه قسمت تقویت شده کاهش می‌یابد ولی درصد حجمی ذرات در آن ناحیه افزایش پیدا می‌کند. تخلخل به عنوان متغیری مخرب در قسمت تقویت شده افزایش پیدا کرد. سختی در ناحیه تقویت شده افزایش یافت و بیشینه مقادیر سختی برای قطعات با سرعت دورانی‌های 1000 و 1300 دور بر دقیقه به ترتیب معادل 5/67 و 70 ویکرز بدست آمد. همچنین در ناحیه کنار قالب، سختی افزایش یافت و بیشینه مقدار سختی برای قطعه با سرعت دورانی 1700 دور بر دقیقه، معادل 70 ویکرز در این ناحیه بدست آمد. عملیات حرارتی انحلال برای نمونه‌های ساخته شده انجام شد. با مشاهده ریزساختار دیده شد که مورفولوژی ذرات Mg2Si اولیه و یوتکتیک تغییر کرده‌اند. سختی پس از عملیات حرارتی با حفظ روند کمی افزایش پیدا کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and manufacturing of Al-Mg2Si cylindrical functionally graded composites using in-situ centrifugal casting

نویسندگان [English]

  • Yaser Vahidshad 1
  • Mohamad Nirumand 2
  • Massoud Emamy 3
  • Karen Abrinia 4

1 No. 182, Shahid Teymuri Blvd., Tarasht, Tehran, Iran

2 School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran

3 College of Engineering / Faculty of Metallurgy and Materials Engineering

4 Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran

چکیده [English]

In recent decades, the use of metal matrix composites and functionally graded materials for achieving a combination of mechanical and physical properties has increased. In this research, an in-situ centrifugal casting method was used to make the samples. The primary composite used in this method was Al-15wt.% Mg2Si. In situ prepared functionally graded samples were successfully manufactured at 1000, 1300, and 1700 rpm rotational speeds. Optical microscopy was used to examine the microstructure of the samples, and a Vickers hardness tester was used to examine the mechanical properties. The cross-section of the fabricated samples was divided into two parts, the reinforced and the matrix parts. Porosity increased as a destructive parameter in the reinforced area. The hardness increased as the volume fraction of particles in the reinforced area was increased. Also, hardness increased in the chilled zone due to the fine-grains and trapped particles in that area. Solutionizing heat treatment was performed for the fabricated samples. By observing the microstructure, there was no change in the placement trend of the primary particles, but the morphology of the primary and eutectic Mg2Si particles were changed. Hardness increased after heat treatment while its gradient did not change.

کلیدواژه‌ها [English]

  • FGM
  • Centrifugal casting in-situ method
  • Microstructure
  • Heat treatment
  • Mechanical properties