پژوهشنامه ریخته گری

پژوهشنامه ریخته گری

تولید و بررسی خواص کامپوزیت زمینه آلومینیم تقویت‌شده با ساختار شبکه‌ای منظم یکپارچه مس

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان
شیما احمدزاده سلوط 1
سید محمد حسین میرباقری 2
1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی معدن و مواد، دانشگاه صنعتی امیر کبیر تهران
2 استاد دانشکده مهندسی معدن و مواد، دانشگاه صنعتی امیر کبیر تهران
10.22034/frj.2024.446416.1191
چکیده
هدف از پژوهش حاضر امکا‌ن‌سنجی تولید یک کامپوزیت پایه آلومینیم است که فاز تقویت‌کننده مسی آن به روش ریخته‌گری دقیق تهیه شده است. مشخصه اصلی فاز تقویت‌کننده مسی، واحد و یکپارچه بودن آن است. درواقع مدل مومی فاز تقویت-کننده یکپارچه به روش پرینت سه بعدی با هندسه‌ای تکراری از سلول های منظم مکعبی با قطر یال‌های 2 و3 میلیمتر، تهیه شده است. لذا، بعد از قرارگیری مدل در قالب گچی و تخلیه موم و سپس پخت قالب، با ریخته‌گری مذاب مس در آن، یک شبکه 3 بعدی از مس یکپارچه با ساختار هندسی مشبک lattice structure بدست می‌آید. در مرحله بعدی، با قرار دادن این ساختار مشبک منظم مسی در یک قالب فلزی مکعب مستطیل، عملیات ریخته‌گری رخنه‌دهی توسط مذاب آلومینیم در فضای خالی این شبکه مسی، در داخل یک کوره الکتریکی، انجام می‌گیرد. نهایتا با کنترل زمان ماند قالب در کوره، سرعت انجماد، قبل از حل شدن شبکه مسی در زمینه آلومینیم، مشخص می‌شود و یک کامپوزیت جدید فلز/فلز ریخته‌گری خواهد شد. در ادامه، خواص فشاری کامپوزیت‌های Al/Cu تولیدی با دو قطر یال 2 و 3 میلیمتر، اندازه‌گیری شده و ساختار فازی آنها به منظور بررسی رفتار فشاری آنها تحلیل شده است. نتایج نشان داد، چقرمگی کامپوزیت تقویت‌شده با فاز تقویت‌کننده شبکه‌ای با قطر یال ۲ و 3 میلیمتر، به ترتیب حدود 114 و ۱۶۸ MJ.mm-3 است که نسبت به چقرمگی شبکه مسی آنها حدودا 2.5 برابر افزایش یافته است.
کلیدواژه‌ها
ریخته گری دقیق
کامپوزیت زمینه آلومینیم
ساختار شبکه‌ای
ساختار شبکه‌ای منظم مس
موضوعات
  1. Mulyukov R.R., Korznikova G.F., Nazarov K.S., Khisamov R.K., Sergeev S.N., Shayachmetov R.U., Annealing-induced phase transformations and hardness evolution in Al–Cu–Al composites obtained by high-pressure torsion, Acta Mech., 2021, 232(5)1815–28.
  2. Zhang P., Mao F., Wang Y., Chen C., Xiong M., Wei S., Effect of rare-earth Sc on the interface microstructure and mechanical properties of Al/steel bimetallic composites prepared by liquid–solid casting, J Mater Res Technol., 2023, 1(24) 808–823.
  3. Chakrapani P., Suryakumari T.S.A., Mechanical properties of aluminium metal matrix composites-A review, Mater. Today Proc., 2021,1(45) 5960–4.
  4. Mao A, Zhang J, Yao S, Wang A, Wang W, Li Y, The diffusion behaviors at the Cu-Al solid-liquid interface: A molecular dynamics study, Results Phys., 2020, 1(16) 102998.
  5. Bajakke P.A., Malik V.R., Saxena K.K., Deshpande A.S., A novel ultrahigh conductive Al-Cu composite produced via microwave sintering and post-treated by friction stir process, Adv Mater Process Technol., 2022, 30(8)(sup.2)) 575–84.
  6. Kim M.J., Lee K.S., Han S.H., Hong S.I., Interface strengthening of a roll-bonded two-ply Al/Cu sheet by short annealing, Mater Charact., 2021, 1(174) 111021.
  7. Jagadeesh B., Duraiselvam M., Prashanth K.G., Deformation behavior of metallic lattice structures with symmetrical gradients of porosity manufactured by metal additive manufacturing, Vacuum, 2023, 1 (211) 111955.
  8. Singh G., Pandey P.M., Uniform and graded copper open cell ordered foams fabricated by rapid manufacturing: surface morphology, mechanical properties and energy absorption capacity, Mater. Sci. Eng. A, 2019, 22(761) 138035.
  9. De Pasquale G., Luceri F., Riccio M., Experimental characterization of SLM and EBM Cubic lattice structures for lightweight applications, Exp. Mech., 2019, 59(4) 469–82.
  10. Liu Y., Zhang J., Niu R., Bayat M., Zhou Y., Yin Y., Manufacturing of high strength and high conductivity copper with laser powder bed fusion, Nat Commun, 2024, 15(1) 1283.
  11. Hassan A., Alnaser I.A., A review of different manufacturing methods of metallic foams, ACS Omega, 2024.
  12. Jiang W., Guan F., Li G., Jiang H., Zhu J., Fan Z., Processing of Al/Cu bimetal via a novel compound casting method, Mater. Manuf. Process., 2019, 34(9)1-10.
  13. Rohani-Nejad S., Hosseinpour M., Mirbagheri S.M.H., Investigation of Energy Absorption Behavior of Light Sandwich Panel with Nickel/Polymer Open-cell foam core during compression, Adv. Eng. Mater., 2022, 24(12) 1–13.
  14. Mirbagheri S.M.H., Salehi M., Complementary and normalized energies during static and dynamic uniaxial deformation of single and multi-layer foam-filled tube, J Sandw Struct Mater., 2022, 24(2) 1470–90.
پژوهشنامه ریخته گری
دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 22
بهار و تابستان
بهار 1402
صفحه 57-68

  • تاریخ دریافت 11 اسفند 1402
  • تاریخ بازنگری 19 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش 08 خرداد 1403