پژوهشنامه ریخته گری

پژوهشنامه ریخته گری

بررسی اثر دمای فوق ذوب و اصلاح سازی بر انتقال رشد ستونی به هم محور آلیاژ یوتکتیک Al-Si.

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی مواد، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری.
2 دانشیار گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار ، ایران
10.22034/frj.2024.445351.1193
چکیده
خواص قطعات ریختگی تحت تاثیر ریزساختار و درشت ساختار آنها است. هرگونه تغییر در ساختار حین انجماد می‌تواند باعث ناهمگنی در خواص قطعه‌ی ریختگی شود. از جمله این تغییرات می‌توان به تبدیل ساختار ستونی به هم‌محور اشاره نمود. در این پژوهش اثر دمای فوق ذوب و اصلاح سازی بر انتقال رشد ستونی به هم‌‌محور در انجماد جهت‌دار آلیاژ آلومینیم-سیلیسیم یوتکتیکی مورد بررسی قرار‌گرفت. مذاب آلیاژ از دماهای 590، 630، 660 و730 درجه سانتی‌گراد در سامانه‌ی انجماد جهت‌دار تا دمای محیط سرد شد. دماسنجی از 6 نقطه با فاصله مشخص از سطح خنک کننده به منظور تخمین سرعت سردشدن و محاسبه شیب دمایی و سرعت رشد انجام شد. درشت ساختار به منظور بررسی نحوه رشد دانه‌ها و تعیین منطقه انتقال از دانه‌های ستونی به هم‌محور و ریزساختار به منظور بررسی تغییر مورفولوژی رشد یوتکتیک مورد ارزیابی قرار‌گرفت. نتایج نشان می‌دهد که انتقال از رشد ستونی به هم‌محور درسرعت سرد‌شدن کمتر از K/s 13/0 انجام می‌گردد. با افزودن استرانسیم به میزان 05/0 درصد وزنی به مذاب به منظور اصلاح مورفولوژی سیلیسیم یوتکتیک، انتقال از رشد ستونی به هم‌محور در سرعت سرد کردن K/s 21/0 اتفاق افتاد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]Gandin C.A., From constrained to unconstrained growth during directional solidification, Acta Materialia, 2000, 48(10) 2483-2501.
[2]Hunt J., Steady state columnar and equiaxed growth of dendrites and eutectic, Materials Science and Engineering, 1984; 65.
[3]Martorano M., Beckermann C., Gandin C.A., A solutal interaction mechanism for the columnar-to-equiaxed transition in alloy solidification, Metallurgical and Materials Transactions A, 2003, 34(8) 1657-1674.
[4]Mathiesen R.H., Arnberg L., et al., Time-resolved x-ray imaging of aluminum alloy solidification processes, Metallurgical and Materials Transactions B, 2002,33(4) 613-623.
[5]Schumacher P., McKay B., TEM investigation of heterogeneous nucleation mechanisms in Al–Si alloys. Journal of Non-crystalline Solids, 2003, 317(1) 123-128.
[6]Kumar A., Dutta P., A rayleigh number based dendrite fragmentation criterion for detachment of solid crystals during solidification, Journal of Physics D, Applied Physics, 2008, 41(15) 155501.
[7]Hellawell A., Liu S., Lu S., Dendrite fragmentation and the effects of fluid flow in castings, JOM, 1997, 49(3) 18-20.
[8]Herlach D., Eckler K., Karma A., Schwarz M., Grain refinement through fragmentation of dendrites in undercooled melts, Materials Science and Engineering: A, 2001, 304, 20-25.
[9]Kumar A., Dutta P., Numerical studies on columnar-to-equiaxed transition in directional solidification of binary alloys, Journal of Materials Science, 2009,3961-3952.
[10]Silva J.N., Moutinho D.J., Moreira A.L., Ferreira I.L., Rocha O.L., The columnar to equiaxed transition during the horizontal directional solidification of Sn–Pb alloys, Journal of Alloys and Compounds, 2009, 478(1) 358-366.
[11] Bermingham M.J., StJohn D.H., Krynen J., Tedman-Jones S., Dargusch M.S., Promoting the columnar to equiaxed transition and grain refinement of titanium alloys during additive manufacturing, Acta Materialia, 2019, 168, 261-274.
[12]Hema V.G., Evolution of the eutectic microstructure in chemically modified and unmodified aluminum silicon alloys, Masters Thesis, Worcester Polytechnic Institute, April 2002.
[13]Ares A., Schvezov C., Influence of solidification thermal parameters on the columnar-to-equiaxed transition of aluminum-zinc and zinc-aluminum alloys, Metallurgical and Materials Transactions A, 2007, 38(7) 1485-1499.
[14]Fredriksson H., Akerlind U., Solidification and crystallization processing in metals and alloys, John Wiley & Sons, 2012.
[15]Rodrigues J.R.P., Melo M.D.L.N.M., Dos Santos R.G., Effect of magnesium content on thermal and structural parameters of Al–Mg alloys directionally solidified, Journal of Materials Science, 2010, 45(9) 2285-2295.
[16]Peres M., Siqueira C., Garcia A., Macrostructural and microstructural development in Al–Si alloys directionally solidified under unsteady-state conditions, Journal of Alloys and Compounds, 2004, 381(1) 168-181.
[17]Ares A., Gueijman S., Schvezov C., An experimental investigation of the columnar-to-equiaxed grain transition in aluminum–copper hypoeutectic and eutectic alloys, Journal of Crystal Growth, 2010, 312(14) 2154-2170.
[18]Siqueira C.A., Cheung N., Garcia A., Solidification thermal parameters affecting the columnar-to-equiaxed transition, Metallurgical and Materials Transactions A, 2002, 33(7) 2107-2118.
[19]Kurz W., Sahm P.R., Gerichtet erstarrte eutektische werkstoffe: herstellung, eigenschaften und anwendungen von in-situ-verbundwerkstoffen, Springer, 1975.
[20]Hanna M, Lu S-Z., Hellawell A., Modification in the aluminum silicon system. Metallurgical Transactions A, 1984, 15(3) 459-469.
[21]Hellawell A., The growth and structure of eutectics with silicon and germanium, Progress in Materials Science, 1970, 15(1) 3-78
[22]Spinelli J.E., Ferreira I.L., Garcia A., Influence of melt convection on the columnar to equiaxed transition and microstructure of downward unsteady-state directionally solidified Sn–Pb alloys, Journal of Alloys and Compounds, 2004, 384(1) 217-226.
دوره 8، شماره 1 - شماره پیاپی 24
بهار و تابستان
تابستان 1403
صفحه 5-15

  • تاریخ دریافت 19 اسفند 1402
  • تاریخ بازنگری 30 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش 08 خرداد 1403