نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران
2 استادیار، دانشکده مهندسی، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
The purpose of this study was to investigate the microstructure, hardness and wear resistance of lightweight 3000 series Al functionally graded tube containing 2.3 wt.% Li at the inner, middle and outer layers. For this purpose, an Al-8.1 wt.% Si-2.7 wt.% copper- 2.3 wt.% Li tube fabricated at a pouring temperature of 750°C and a final rotation of mould at 1000 rpm by using a horizontal centrifugal casting machine. Mould was preheated up to 150°C. Microscopic evaluation has been carried out by using VEGA2 scanning electron microscopy; micro-hardness evaluation has done by using Vickers method at 50 gr and evaluation of wear resistance has been carried out by using a pin on disc method under a stress of 7.6 MPa in a distance of 1000 m. The results indicated that the amount of Li, Si and Cu has gradually increased from the outer surface to the inner surface of the tube. Also, the sum of the existing phases in the matrix, such as β-intermetallic compounds (ie, AlxLi, AlSi and Al2Cu) has increased from 17 vol.% to 35 vol.% at the outer surface to the inner surface of the tube. For this reason, the hardness has increased from 95 HV at the outer surface to 251 HV at the inner layer. As a result, the wear resistance of the inner surface has increased 18 percent over the outer surface.
کلیدواژه‌ها [English]
[1] Challen B., Baranescu R., Diesel Engine Reference Book, Butterworth-Heinemann, UK, 1999.
[2] Naebe M., Shirvanimoghaddam K., Functionally graded materials: A review of fabrication and properties, Applied Materials Today, 2016, 5, 223-245.
[3] حلوائی ا.، تیمورنژاد ج.، بررسی و تحقیق بر روی تغییرات پارامترهای موثر بر تولید لوله‌های آلیاژی غیرآهنی به روش ریخته‌گری گریز از مرکز از جنس برنز، قلع و آلومینیم، طرح پژوهشی دانشگاه تهران، 1386.
[4] طالبی ع.، حلوائی ا.، تاثیر پارامترهای فرآیند بر جدایش ماکروسکوپیسرب در ریخته‌گری گریز از مرکز افقی برنز قلع 92200C،مهندسی متالورژی، 1377، 2، 23-31.
[5] طالبی ع.، حلوائی ا.، بررسی و تحقیق بر روی پارامترهای مؤثر بر ریخته‌گری بوش‌های برنزی پر آلیاژ به روش ریخته‌گری گریز از مرکز افقی، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده فنی دانشگاه تهران، 1377.
[6] ASM Handbook: Casting. Volume 15, ASM International, Ohio, USA, 2008.
[7] Davis J., Aluminum and aluminum alloys. ASM International, Handbook Committee, Ohio, USA, 1993.
[8] شهبازی‌خانی ح.، صمدی ا.، بررسی ریزساختار و رفتار هدفمند مواد Al-Al2Cu تولید شده به روش ریخته‌گری گریز از مرکز درجا، سومین همایش مشترک بیست و یکمین سمینار سالانه انجمن علمی ریخته‌گری ایران و سیزدهمین کنگره سالانه انجمن مهندسین متالورژی ایران،دانشگاه شهید باهنر کرمان، 1388.
[9] Campbell J., Chapter 5 - Solidification structure, in: J. Campbell (Ed.) Castings (Second Edition), Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 2003, 117-177.
[10] Campbell J., Chapter 6 - Casting alloys, in: Campbell J. (Ed.) Complete Casting Handbook, Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 2011, 255-390.
[11] Watanabe Y., Kurahashi M., Kim I.S., Miyazaki S., Kumai S., Sato A., Tanaka S.I., Fabrication of fiber-reinforced functionally graded materials by a centrifugal in situ method from Al–Cu–Fe ternary alloy, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2006, 37, 2186-2193.
[12] Mahmoodian R., Hassan M.A., Hamdi M., Yahya R., Rahbari R.G., In situ TiC–Fe–Al2O3–TiAl/Ti3Al composite coating processing using centrifugal assisted combustion synthesis, Composites Part B: Engineering, 2014, 59, 279-284.
[13] Melgarejo Z.H., Suárez O.M., Sridharan K., Microstructure and properties of functionally graded Al–Mg–B composites fabricated by centrifugal casting, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2008, 39, 1150-1158.
[14] کلوند ح.، آقامیری س.ا.، وحدت س.ا.، ارتباط بین سختی و ریزساختار آلیاژ بابیت در ریخته‌گری گریز از مرکز افقی، ریخته‌گری, 1393، 106 (پاییز و زمستان) 48-59.
[15] مهدی تبار ع.، رحیمی غ.ح.، وحدت س.ا.، ارزیابی ریزساختار، خواص فیزیکی و مکانیکی فلز مدرج آلومینیم-مس تولید شده به روش ریخته‌گری گریز از مرکز افقی، پژوهشنامه ریخته‌گری، 1396، 1(1) 47-58.
[16] Yu H., Duan X.-H., Ma Y.-J., Zeng M., First Principles Study of Al-Li Intermetallic Compounds, Chinese Journal of Chemical Physics, 2012, 25(6) 659-661..
[17] karamouz M., Azarbarmas M., Emamy M., Alipour M., Microstructure, hardness and tensile properties of A380 aluminum alloy with and without Li additions, Materials Science and Engineering: A, 2013, 582, 409-414.
[18] ASTM:E1251-11, Standard Test Method for Analysis of Aluminum and Aluminum Alloys by Spark Atomic Emission Spectrometry, in, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, 2011.
[19] Vahdat S.E., Tin-Copper-Lead Alloy Produced by Horizontal Centrifugal Casting, Archives of Foundry Engineering, 2016, 16, 131-137.
[20] Herrmann K., Hardness testing: principles and applications, ASM International, Ohio, USA, 2011.
[21] ASTM: G99-17, Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, 2017.
[22] Watanabe Y., Sato H., Ogawa T., Kim I.-S., Density and hardness gradients of functionally graded material ring fabricated from Al-3mass%Cu alloy by a centrifugal in-situ method, Materials transactions, 2007, 48, 2945-2952.
[23] Uesugi T., Takigawa Y., Higashi K., Elastic Constants of AlLi from First Principles, Materials Transactions, 2005, 46, 1117-1121.
[24] Augustyn-Pieniążek J., Adrian H., Rzadkosz S., Choroszyński M., Structure and mechanical properties of Al-Li alloys as cast, Archives of Foundry Engineering, 2013, 13, 5-10.
[25] Zheng X., Luo P., Chu Z., Xu J., Wang F., Plastic flow behavior and microstructure characteristics of light-weight 2060 Al-Li alloy, Materials Science and Engineering: A, 2018, 736, 465-471.
[26] Liu D.Y., Li J.F., Ma Y.L., Gupta R.K., Birbilis N., Zhang R., A closer look at the role of Zn in the microstructure and corrosion of an Al-Cu-Li alloy, Corrosion Science, 2018, 145, 220-231.
)