تأثیر مقدار منیزیم بر ریزساختار و سختی مدرج کامپوزیت های Al-20Si-XMg ریخته گری شده با روش گریز از مرکز

نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

2 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران.

10.22034/frj.2019.186486.1084

چکیده

برای ارزیابی تاثیر مقدار منیزیم بر ایجاد ریزساختار و سختی مدرج در کامپوزیت‌های Al-Si-Mg در روش ریخته‌گری گریز از مرکز، سه استوانه با ترکیب شیمیایی Al-20Si-XMg (X= 6, 9, 12) (بر حسب درصد وزنی) ریخته‌گری شد. سپس ریزساختار و سختی مقاطع شعاعی مختلف آنها به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ های نوری و SEM مجهز به سیستم میکرو آنالیز (EDS) و سختی سنجی برینل مورد بررسی قرار گرفت. برای تحلیل نتایج از نرم افزارهای Thermo-Calc و JMat Pro به ترتیب برای رسم نمودارهای فازی تعادلی آلیاژها، کسر جرمی و چگالی فازهای درجای تشکیل شده حین انجماد استفاده شد. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش مقدار منیزیم آلیاژ، علیرغم اینکه ذرات Mg2Si اولیه درشت تری در ریزساختار شکل می‌گیرد اما بواسطه چگالی پایین این ذرات، جدایش مرکز گرای آنها به همراه ذرات Si اولیه طبق قانون استوکس در مکانیک سیالات افزایش می‌یابد. به گونه ای که با افزایش مقدار Mg آلیاژها از 6% به 9% و سپس 12% وزنی، کسر حجمی ذرات Mg2Si در لایه داخلی استوانه‌های ریختگی از مقادیر کمتر از 7 % به حدود 28 % و اندازه متوسط آنها از مقادیر کمتر از 54 میکرون به حدود 166 میکرون افزایش می‌یابد. اما به خاطر نرم بودن ذرات Mg2Si نسبت به Si، با افزایش کسر حجمی ذرات Mg2Siدر لایه های داخلی استوانه‌ها سختی این لایه‌ها به ترتیب از 86 به 81 و سپس 78 برینل کاهش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of magnesium content on functionally graded microstructure and hardness of centrifugally cast Al-20Si-XMg composites

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Aghazadeh 1
  • Ahad Samadi 2
  • Sayfolah Aghazadeh 1
1 Faculty of Materials Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
2 Faculty of Materials Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

To evaluate the effect of magnesium content on the microstructure and hardness of the Al-Si-Mg composites in the centrifugal casting method, three cylinders with the chemical composition of Al-20Si-XMg (X = 6, 9, 12) (as weight percent) were cast. Then the microstructure and hardness of the different radial sections were studied by optical microscope, SEM equipped with a micro-analysis system (EDS), and standard brinell hardness testing method, respectively. The phase diagram of Al-20Si-XMg system was plotted as a function of Mg% using Thermo-Calc software. Also JMat Pro software was employed to plot the variation of the mass fraction and density of the in situ formed phases during the solidification of the alloys. The results show clearly that while the coarse Mg2Si particles are formed in high Mg content alloys; however, these particles along with the primary Si particles, both, due to the low density, based on Stokes' law in fluid mechanics, are centripetally segregated towards the inner layers of the cylinders. In addition, by increasing the Mg content of the alloys from 6% to 9% then 12% the volume fraction and average size of the Mg2Si particles in inner layer of the cylinders, both, increase respectively from less than 7% to about 28% and from less than 54 microns to about 166 microns. But, since Mg2Si particles are softer than Si particles, by increasing the volume fraction of the Mg2Si particles, the hardness of the inner layers of the cylinders reduces from 86 to 81 and then 78 brinell.

کلیدواژه‌ها [English]

  • centrifugal casting
  • functionally graded composites
  • Al-Si-Mg alloys
  • particle segregation
  • hybrid microstructure

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 21 تیر 1398
  • تاریخ دریافت: 01 خرداد 1398
  • تاریخ بازنگری: 20 تیر 1398
  • تاریخ پذیرش: 21 تیر 1398