بررسی میزان تاثیر حرارت‌دهی سریع بر ریزساختار و خواص کششی آلیاژ Al-Si-Cu-Mg بهسازی شده با فسفر

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته مقطع کارشناسی، مهندسی مواد و متالورژی گرایش متالورژی صنعتی، دانشگاه علم و صنعت ایران.‏

2 دانشیار، دانشکده ی مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران

10.22034/frj.2020.230367.1118

چکیده

در پژوهش حاضر، تاثیر بهسازی شیمیایی آلیاژ هایپریوتکتیک آلومینیم-سیلیسیم توسط فسفر بر کارآیی ‏عملیات حرارتی محلول‌سازی در اصلاح سیلیسیم‌های اولیه بررسی شده است. به منظور افزایش میزان اثر ‏بخشی عملیات محلولی بر شکل ذرات سیلیسیم اولیه، نمونه‌های بهسازی شده توسط فسفر تحت عملیات ‏محلول‌سازی قرار گرفتند و ریزساختار و خواص مکانیکی آن‌ها با نمونه‌های عملیات حرارتی شده بدون ‏فسفر مقایسه شد. به منظور مشخصه‌یابی از میکروسکوپ نوری، آزمایش کشش و میکروسکوپ الکترونی ‏روبشی استفاده شد. طبق نتایج بدست آمده، عملیات بهسازی شیمیایی فقط باعث ریزتر شدن و توزیع ‏یکنواخت‌تر ذرات سیلیسیم اولیه در ریزساختار می‌شود و تاثیری در شکل چندوجهی آن‌ها ندارد. همچنین ‏بدلیل افزایش نسبت سطح به حجم ذرات سیلیسیم‌ اولیه، تاثیر عملیات حرارتی ثانویه در تغییر ‏مورفولوژی آن‌ها افزایش یافت. طبق نتایج بدست آمده، بر اثر عملیات محلول‌سازی، کرویت ذرات سیلیسیم ‏اولیه در نمونه‌های بهسازی نشده و بهسازی شیمیایی شده به ترتیب 32 و 47 درصد افزایش یافت. به ‏علاوه، استحکام کششی و درصد ازدیاد طول نسبی در نمونه اصلاح شیمیایی و عملیات حرارتی شده، به ‏ترتیب 32 و 33 درصد نسبت به نمونه ریخته‌گری شده افزایش یافتند.‏ 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


‎[1]‎  Piątkowski J., Matuła T., The microstructure and mechanical properties of the AlSi17Cu5 alloy ‎after heat treatment, Archives of Metallurgy and Materials, 2015, 60(3A) 1814-1817.‎
‎[2]‎  Wu Y., Wang S., Li H., Liu X., A new technique to modify hypereutectic Al–24% Si alloys by a ‎Si–P master alloy, Journal of Alloys and Compounds, 2009, 477(1-2) 139-144.‎
[3]‎ Dwivedi D. K., Sharma R., Kumar A., Influence of silicon content and heat treatment ‎parameters on mechanical properties of cast Al–Si–Mg alloys, International Journal of Cast ‎Metals Research, 2006, 19(5) 275-282.‎
‎[4]‎  Patel D., Davda C., Solanki P.S., Keshvani M.J., Effect of T6 heat treatment on the ‎microstructural and mechanical properties of Al–Si–Cu–Mg alloys, In AIP Conference ‎Proceedings, 2016 (Vol. 1728, No. 1, p. 020664), AIP Publishing LLC.‎
‎[5]‎  Smith W. F., Structure and Properties of Engineering Alloys, McGraw-Hill, 1993.‎
‎[6]‎  Dang B., Jian Z.Y., Xu J.F., Chang F.E., Zhu M., Effect of phosphorus and heat treatment on ‎microstructure of Al-25% Si alloy, China Foundry, 2017, 14(1) 10-15.‎
‎[7]‎  Razavi S. H., Mirdamadi S., Arabi H., Szpunar J., Mathematical model of influence of rapid ‎induction heating on nucleation and growth of precipitates, Materials Science and ‎Technology, 2001, 17(10) 1205-1210.‎
‎]‎‏8‏‎[‎  علی‌آبادی م.، ثقفیان لاریجانی ح.، طباطبایی رضایی ن.، بررسی تاثیر عملیات حرارتی سریع بر ‏ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم 390‏‎،‎‏ هشتمین کنفرانس و نمایشگاه بین المللی مهندسی مواد و ‏متالورژی و سیزدهمین همایش ملی مشترک انجمن مهندسی متالورژی و مواد ایران و انجمن ریخته گری ‏ایران، تهران، انجمن مهندسی متالورژی و مواد ایران-انجمن ریخته‌گری ایران، ‏‏1398.‏
‎[9]‎  Sharma R., Kumar A., Dwivedi D. K., Influence of solution temperature on microstructure ‎and mechanical properties of two cast Al–Si alloys, Materials and Manufacturing Processes, ‎‎2006, 21(3) 309-314.‎
‎[10]‎   Shabestari S. G., Shahri F., Influence of modification, solidification conditions and heat ‎treatment on the microstructure and mechanical properties of A356 aluminum alloy, Journal ‎of Materials Science, 2004, 39(6) 2023-2032.‎
‎[11]‎   Yarmolenko M.V., Enhanced diffusion and other phenomena during rapid heating of ‎bimetals: theory and experiments, In Defect and Diffusion Forum, 1997 (Vol. 143, pp. 1613-‎‎1618), Trans. Tech. Publications Ltd.‎
‎[12]‎   Kadolkar P.B., Lu H., Blue C.A., Ando T., Mayer R., Application of rapid infrared heating to ‎aluminum forgings, In Proceedings of the 25th Forging Industry Technical Conference of the ‎Forging Industry Association and the Forging Industry Educational and Research Foundation, ‎‎2004, 19-21. ‎
‎]‎‏13‏‎[‎   طهماسبی ا.، آلومینیوم، انتشارات آزاده، چاپ دوم، 1385.‏
‎[14]‎   Zuo M., Liu X., Sun Q., Effects of processing parameters on the refinement of primary Si in ‎A390 alloys with a new Al–Si–P master alloy, Journal of Materials science, 2009, 44(8) 1952-‎‎1958.‎
‎[15]‎   Rao A. G., Rao B. R. K., Deshmukh V. P., Shah A. K., Kashyap B. P., Microstructural ‎refinement of a cast hypereutectic Al–30Si alloy by friction stir processing, Materials Letters, ‎‎2009, 63(30) 2628-2630.‎
‎]‎‏16‏‎[‎   قمارزاده ح.، اصلاح ساختار آلیاژهای هایپریوتکتیک ‏Al-Si، پایان‏نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و ‏صنعت ایران، 1374.‏
‎[17]‎   Cao F., Jia Y., Prashanth K.G., Ma P., Liu J., Scudino S., Huang F., Eckert J., Sun J., Evolution of ‎microstructure and mechanical properties of as-cast Al-50Si alloy due to heat treatment and ‎P modifier content, Materials and Design, 2015, 74, 150-156.‎
‎[18]‎   Balluffi R. W., Allen S. M., Carter W. C., Kinetics of materials. John Wiley & Sons, 2005.‎
‎[19]‎   Martin J. W., Doherty R.D., Cantor B., Stability of microstructure in metallic systems, ‎Cambridge University Press, 1997.‎
‎[20]‎   Dwivedi D. K., Sharma A., Rajan T. V., Influence of silicon morphology and mechanical ‎properties of piston alloys, Materials and Manufacturing Processes, 2005, 20(5) 777-791.‎
‎[21]‎   Li B., Zhang Z .F., Wang Z. G., Xu J., Zhu Q., Effect of heat treatment on microstructure and ‎mechanical properties of A390 alloy, In Advanced Materials Research, 2013 (Vol. 652, pp. ‎‎1049-1053) ‏Trans Tech Publications Ltd.‎
‎[22]‎   Cha G., Li J., Xiong S., Han Z., Fracture behaviors of A390 aluminum cylinder liner alloys under ‎static loading, Journal of Alloys and Compounds, 2013, 550, 370-379.‎
‎[23]‎   Yeom G.Y., Shin S.S., Yoon Y.O., Kim S.K., Hyun S. K., Effect of various refinement ‎methods on the morphologies of primary Si in a hypereutectic Al-18Si alloy, Materials ‎Transactions, 2015, 56(8) 1269-1277.‎