پژوهشنامه ریخته گری

پژوهشنامه ریخته گری

اثر متغیرهای ریخته‌گری کوبشی بر مشخصه‌های ریزساختاری کامپوزیت ‏ ‏زاماک5 تقویت‌شده با پیش‌ماده آلومینایی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد و صنایع، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، مازندران، ایران
2 استاد، دانشکده مهندسی مواد و صنایع، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، مازندران، ایران
3 دانشیار، دانشکده مهندسی مواد و صنایع، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، مازندران، ایران
10.22034/frj.2023.352461.1160
چکیده
در این مقاله، اثر دمای بارریزی و فشار کوبش بر ریزساختار ریختگی کامپوزیت زمینه فلزی از آلیاژ زاماک 5 تقویت‌شده با پیش‌ماده آلومینایی مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور، عملیات ریخته‌گری کوبشی در سه دمای بارریزی 450، 500 و 550 درجه سلسیوس و در سه فشار کوبش 15، 25 و 35 ‏مگاپاسکال با استفاده از یک پرس هیدرولیک با ظرفیت 20 تن و قالب فلزی با محفظه‌ای به شکل استوانه‌ای به ‏قطر 30 میلیمتر و ارتفاع 60 میلی‌متر انجام شد. سپس ریزساختار انجمادی، عیوب ‏ریختگی و سختی کامپوزیت‌های ساخته شده، ارزیابی شد. ارزیابی ریزساختار توسط میکروسکوپ‌های نوری و  الکترونی روبشی مجهز به آنالیزگرهای عنصری و تصویر‎‏ی انجام شد. همچنین سختی‌سنجی به روش‌ برینل انجام شد. نتایج نشان داد که مشخصه‌های ریزساختاری زمینه از جمله فاصله بین بازوهای دندریتی و میزان سل یوتکتیک با افزایش فشار کوبش و دمای بارریزی کمتر می‌شود. تاثیر فشار کوبش تا 25 مگاپاسکال بسیار بیشتر از دمای بارریزی است. همچنین مشاهده شده است که با افزایش فشار کوبش و دمای بارریزی، اتصال مناسبی بین فلز زمینه و پیش‌ماده ایجاد می‌شود و منافذ پیش‌ماده به‌درستی پر می‌شود. بر اساس تحلیل‌های رسزساختاری و ارزیابی سختی، حداقل فشار کوبش ‏MPa‏25 و دمای بارریزی بش از 500 درجه سانتیگراد شرایط مناسبی برای ساخت کامپوزیت فراهم می‌نماید.‏
کلیدواژه‌ها
موضوعات

‎[1]‎  Pola A., Tocci M., Goodwin F.E., Review of microstructures and properties of zinc alloys, Metals, ‎‎2020, 10(2) 253. ‎
‎[2]‎  Zhang Y. et al., Numerical simulation and optimization in solidification of zinc alloy, Adv. Mater. ‎Res., 2011, 287–290, 2902–2905.‎
‎[3]‎  Aslan S., Effect of heat treatment on microstructure of zinc aluminum hybrid composite cast ‎alloys, Sakarya Univ. J. Sci., 2021, 25 (5) 1218–1234.‎
‎[4]‎  Reveko V., Moller P., Special aspects of electrodeposition on zinc die castings, Nasf Surf. Technol. ‎White Pap., 2018, 82(8) 1–9.‎
‎[5]‎  Arikan H., Sahar F., Fracture and mechanical properties of steel fiber reinforced Zn-5Al (Zamak 5) ‎alloy, Int. J. Cast Met. Res., 2010, 23(3) 173–175.‎
‎[6]‎  Hanna M. D., Rashid M. S., ACuZinc: Improved zinc alloys for die casting applications, SAE ‎Technical Paper 930788, 1993.‎
‎[7]‎  Pires De Oliveira S. R., High pressure die casting of zamak alloys, MSc thesis, U.Porto Univ., 2018.‎
‎[8]‎  de Assis J. T., Alves H., Lima I., Monin V., dos Anjos M., Lopes R. T., Zamak samples analyses using ‎EDXRF, Int. Nucl. Atl. Conf.  Ina., 2009.‎
‎[9]‎  Prasad B.K., Effect of microstructure on the sliding wear performance of a Zn-Al-Ni alloy, Wear, ‎‎2000, 240 (1–2) 100–112. ‎
‎[10]‎   Lachowicz M.M., Jasionowski R., Effect of cooling rate at the eutectoid transformation ‎temperature on the corrosion resistance of Zn-4Al alloy, Materials (Basel), 2020, 13(7) 19–21.‎
[11] میرباقری س.م.ح.، امینی ا.، عبدی بجندی ا.، ریخته‌گری کامپوزیت پیشرفته پایه زاماک 5 با فاز فلزی تقویت‌کننده سه‌بعدی پیوسته ‏مسی، پژوهش‌نامه ریخته‌گری، 1399، 4(3)، 129-136‏‏.‏
‎[12]‎   Ramanathan A., Krishnan P. K., Muraliraja R., A review on the production of metal matrix ‎composites through stir casting – Furnace design, properties, challenges, and research opportunities, J. ‎Manuf. Process., 2019, 42, 213–245.‎
‎[13]‎   Bahl S., Fiber reinforced metal matrix composites - A review, Mater. Today Proc., 2020, 39, 317–‎‎323.‎
‎[14]‎   Bianchi F.F., Yoshimura H.N., Goldenstein H., Infiltration diffusional solidification: A new route for ‎processing metal matrix composites, Mater. Sci. Technol., 1998, 14(9) 886–891.‎
‎[15]‎   Bharat N., Bose P.S.C., An overview on the effect of reinforcement and wear behaviour of metal ‎matrix composites, Mater. Today Proc., 2021, 46, 707–713.‎
‎[16]‎   Ghomashchi M. R., Vikhrov A., Squeeze casting: An overview, J. Mater. Process. Technol., 2000, ‎‎101(1) 1–9.‎
[17] حمیدی ا.، ثقفیان ح.، بررسی ریزساختار و خواص سایشی نانوکامپوزیت  A356/Al2O3 به روش ریخته‌گری هم‌زدنی، پژوهشنامه ریخته‌گری، 1396، 1(1) 68-59.
‎[18]‎   Christy J.V., Arunachalam R., Mourad A.H.I., Krishnan P.K., Piya S., Al-Maharbi M., Processing, ‎Properties, and microstructure of recycled aluminum alloy composites produced through an optimized stir ‎and squeeze casting processes, J. Manuf. Process., 2020, 59, 287–301.‎
[19] Hassasi S.A., Abbasi M., Hosseinipour S.J., Parametric investigation of squeeze casting process on the ‎microstructure characteristics and mechanical properties of A390 aluminum alloy, International Journal of ‎Metalcasting, 2020, 14, 69–83.‎
[20] Hassasi, S.A., Abbasi, M. and Hosseinipour, S.J., Effect of squeeze casting parameters on the wear ‎properties of A390 aluminum alloy, International Journal of Metalcasting, 2021, 15, 852–863.‎
‎[21]‎   Quan Z. et al., Additive manufacturing of multi-directional preforms for composites: Opportunities ‎and challenges, Mater. Today, 2015, 18(9) 503–512.‎
‎[22]‎   Coupard D., Goni J., Sylvain J.F., Fabrication and squeeze casting infiltration of ‎graphite/alumina preforms, J. Mater. Sci., 1999, 34(21) 5307–5313.‎
[23] D.C. Montgomery, Design and analysis of experiments, Sixth edition, John Wiley & Sons, New York, 2005.
[24] حصاصی س.ع.، عباسی مجید، حسینی‌پور س.ج.، ریزساختار انجمادی آلیاژ آلومینیم ‏A390‎‏ تولید شده به روش‌ ریخته‌گری کوبشی، ‏پژوهشنامه ریخته‌گری، 1397، 2(1) 1-10. ‏
[25] حصاصی س.ع.، عباسی مجید، حسینی‌پور س.ج.، بررسی اثر متغیرهای ریخته‌گری کوبشی بر خواص مکانیکی و رفتار سایشی ‏آلیاژ ‏آلومینیم ‏A356‎، پژوهشنامه ریخته‌گری، 1397، 2(4) 263-273. ‏
‎[26]‎   Runxia Li , Lanji. Liu, Lijun. Zhang et al., Effect of squeeze casting on microstructure and ‎mechanical properties of hypereutectic Al-xSi alloys, 2017, 1(1) 9–21. ‎
‎[27]‎   Xiaowu H. U., Fanrong A.I., Hong Y.A.N. , Influences of pouring temperature and cooling rate on ‎microstructure and mechanical properties of casting Al-Si-Cu aluminum alloy, Acta Metallurgica Sinica ‎‎(English letters), 2012, 25(4) 272–278.‎
دوره 6، شماره 3 - شماره پیاپی 21
زمستان 1401
زمستان 1401
صفحه 203-212

  • تاریخ دریافت 01 مرداد 1401
  • تاریخ بازنگری 28 خرداد 1402
  • تاریخ پذیرش 04 تیر 1402