بررسی تاثیر مس در بهسازی ساختاری و اندیس کیفیت کامپوزیت Al-15Mg2Si

نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) (IKIU)، قزوین، ایران

2 گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین

10.22034/frj.2019.206475.1104

چکیده

کامپوزیت‌های درجای Al-Mg2Si به‌دلیل چگالی کم و خواص استحکامی و سایشی خوب، جایگزین بسیار مناسبی برای قطعات آلومینیمی و چدنی مورد استفاده در صنایع خودروسازی و هوا-فضا هستند. خواص برتر این کامپوزیت‌ها مستلزم بهسازی ساختاری و کنترل ابعاد و مورفولوژی ذرات Mg2Si اولیه شکل گرفته در ساختارشان است. هدف از تحقیق حاضر، بررسی تاثیر افزودن مس (1 تا 5 درصد وزنی) بر ساختار متالورژیکی و اندیس کیفیت کامپوزیت Al-15Mg2Si است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که افزودن مس موجب شکل‌گیری رسوبات بین فلزی غنی از مس، بهسازی مورفولوژی و کاهش ابعاد ذرات Mg2Si می‌شود. بر اساس نتایج آزمون کشش، افزودن مس تا حدود 3 درصد وزنی استحکام کششی کامپوزیت را حدود 34 درصد بهبود می‌بخشد اما افزودن مقادیر بیشتر از این عنصر تاثیر منفی بر استحکام کششی دارد. همچنین افزودن مس تا حدود 1 درصد وزنی موجب بهبود حدودا 7 درصدی درصد ازدیاد طول کامپوزیت می‌شود اما پس از آن تاثیر منفی بر انعطاف‌پذیری دارد. حداکثر اندیس کیفیت در کامپوزیت حاوی 3 درصد وزنی مس مشاهده شد که حدود 8 درصد بیش از اندیس کیفیت کامپوزیت پایه بود. نتایج مطالعات ساختاری، سختی سنجی، آنالیز شیمیایی رسوبات و شکست‌نگاری سطوح شکست نشان می‌دهد که استحکام‌بخشی محلول جامد، تشکیل رسوبات غنی از مس در زمینه و کاهش ابعاد و بهسازی مورفولوژی ذرات بین فلزی Mg2Si از جمله مهمترین عوامل بهبود کیفیت و افزایش کسر حجمی رسوبات سخت غنی از مس و تخلخل‌های ساختاری، از جمله مهمترین عوامل افت خواص کششی و کیفیت کامپوزیت هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of copper on microstructural modification and quality index of Al-15Mg2Si composite

نویسندگان [English]

  • Reza Taghiabadi 1
  • Leila Hesami 2
1 Imam khomeini international university
2 Department of Metallurgy and Materials Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, IRAN
چکیده [English]

In-situ Al-15Mg2Si composite due to their low density and good strength and wear properties are considered as potential candidates to substitute the Al and cast iron parts used in automotive and aerospace industries. The improved properties of these composites are governed by controlling the size and morphology (modification) of the primary Mg2Si particles. In the current study the effect of Cu addition (1.0, 3.0, and 5.0 wt. %) on metallurgical structure and quality index of Al-15Mg2Si composite was investigated. According to the results, Cu addition modified the morphology and reduced the average size of primary Mg2Si particles. The addition of Cu up to 3.0 wt. % improved the composite tensile strength by up to 34% whilst its further addition impaired the tensile properties. Moreover, the addition of Cu up to 1.0 wt. % improved the composite elongation by about 7%. This is while its further addition deteriorated the composite ductility. The maximum quality index was observed in 3.0 wt. % Cu containing composite where its quality index was 8% higher than that of the base sample. The microstructural observations, microhardness testing, precipitates chemical analysis, and fractography of fractured surfaces revealed that solid-solution-strengthening, dispersion hardening of Cu-containing precipitates, and modification of Mg2Si particles are the main factors improving the composite quality. Moreover, increasing the volume fraction of hard Cu-precipitates and micropores, negatively affected the composite tensile properties and quality index.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Composite
  • Al-Mg2Si
  • copper
  • Chemical modification
  • Quality index

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 08 آذر 1398
  • تاریخ دریافت: 03 آبان 1398
  • تاریخ بازنگری: 15 آذر 1398
  • تاریخ پذیرش: 08 آذر 1398