سمینار اصلاح ساختاری آلیاژ آلومینیوم سیلیسیم با ترکیبات بین فلزی آهنی

چکیده :

آلیازهای پایه آلومینیوم سیلیسیوم به طور وسیعی در قطعات ریختگی در قالب های دائمی مانند قطعات و دایکست و ثقلی در صنایع هوایی و اتومبیل به کار می روند و به همین دلیل خواص مکانیکی این آلیاژها برای مهندسان درارای اهمیت ویژه ای می باشد. آهن به عنوان یکی از مهمترین عناصر ناخالصی در آلیاژهای ریختگی آلومینیوم مطرح می باشد که ترکیبات بین فلزی پیچیده ای با کروم منگنز سیلیسیوم و آلومینیوم می دهد . فاز شامل آهن با فرمول B-Al5FeSi و با موفولوژی سوزنی مضرترین این ترکیبات بر روی خواص مکانیکی این آلیاژها می باشد . یکی از روش های کاهش این تاثیر استفاده از عناصر بهساز مانند منگنز کروم مولیبدن لیتیوم و استرانسیوم به منظور تغییر مورفولوژی آنها می باشد . هم چنین حفرات و مورفولوژی اندازه و تعداد انها برروی خواص این آلیاژها تاثیر به سزایی دارد . هدف از این تحقیق بررسی اثر منفی وجود فاز بتا و نیز حفرات برروی خواص مکانیکی آلیاژهای ریختگی آلومینیوم سیلیسیوم و معرفی روش های مختلف اصلاح و بهسازی انها می باشد .

اصلاح ساختاری آلیاژ Al-Si حاوی ترکیبات بین فلزی غنی از آهن

گزیده ای از فصل اول

هدف

به دلیل اهمیت و وسعت کاربرد آلیاژهای آلومینیوم - سیلیسیم در صنایع مختلف تحقیقات وسیعی در مورد بررسی اثر عوامل مختلف بر روی خواص ، از جمله خواص مکانیکی این آلیاژها صورت گرفته است.

عامل ریزساختار را می توان عمده ترین مشخصه تاثیر گذار بر خواص مکانیکی بشمار آورد که اجزا مهم ریز ساختار ، فازهای ترکیبات بین فلزی غنی از آهن و همچنین حفرات موجود در آن می باشد.

ترکیبات بین فلزی غنی از آهن که به فاز بتا یا ترکیب شیمیایی Al5FeSi شناخته شده است. بدلیل مورفولوژی تیغه ای و در نتیجه ایجاد تمرکز تنش در نقاط تیز آن، فازی بسیار مضر برای تخریب خواص کششی قطعه می باشد. همچنین حفرات باعث کاهش چگالی قطعه و تمرکز تنش در نقاط مختلف در جدایش فازی ایجاد شده می شود.

هدف از این تحقیق بررسی روشهای اصلاح و بهسازی این عیوب در ریز ساختار آلیاژهای مذکور می باشد علاره بر معرفی این روش ها مزایا و معایب هر کدام مورد بررسی قرار گرفته است.

این پژوهش شامل شش فصل می باشد که پس از کلیات ، در فصل دوم به معرفی اینترمتالیکهای غنی از آهن و نحوه تشکیل و تاثیر آنها بر خواص قطعه پرداخته شده و در فصل سوم ، حفرات و چگونگی ایجادشان در ساختار ، مورد بررسی قرار گرفته است . روشهای اصلاح و بهسازی اینترمتالیکها و حفرات در ریز ساختار در فصل چهارم بررسی شده و فصل پنجم به استفاده همزمان از روشهای اصلاح ساختاری ، اختصاص یافته و در نهایت در فصل ششم ، نتایج و پیشنهادات مربوط به مباحث گذشته ارایه شده است.

گزیده ای از فصل دوم

ترکیبات بین فلزی حاوی آهن در آلیاژهای آلومینیوم-سیلیسسم

نقش آهن در آلیاژهای آلومینیوم-سیلیسسم

آهن اصلی ترین عنصر ناخالصی در آلیازهای آلومینیوم است. آهن عمدتا از ناخالصی های سنگ معدن آلومینیوم (بوکسیت) و یا آلودگی به وسیله فلزات آهنی و اکسیدهای آهن در حین انتقال و بازیابی آلیاژ نشات می گیرد. حد حلالیت مایع برای آهن در آلیاژهای آلومینیوم 1.87٪ در ۶۶۵ درجه می باشد . در حالی که حد حلالیت آن 0.052٪ در ۶۶۵ و کمتر از 0.01٪ در ۴۲۷ درجه سانتیگراد می باشد. بنابراین در طول انجماد و سرد شدن یک نیروی محرکه قوی برای شکل گیری ترکیبات اینترمتالیک غنی از آهن و شامل Al و دیگر عناصر آلیاژی وجود دارد.

رقیق کردن تنها راه عملی کاهش درصد آهن در مذاب آلومینیوم است . قیمت آلومینیوم به طور معکوس با درصد آهن آن رابطه دارد در پاسخ به مسایل مربوط به کاهش قیمت آلومینیوم بوسیله افزایش حد مقدار مجاز آهن در آن ، تحقیقات زیادی بر روی چگونگی تاثیر آهن بر خواص آلیاژهای Al-Si صورت گرفته است.

...

گزیده ای از فصل سوم

حفرات در آلیاژهای اصلاح شده

شرایط تشکیل حفرات

عموما شرایط تشکیل حفرات به صورت زیر می باشد

تغذیه ضعیف مذاب

تغذیه بین دندریتی مشکل

انرژی کم برای جوانه زنی حفره

فشار کم چه فشار اتمسفر و یا فشار کشش سطحی

میزان هیدروژن بالا در مذاب و میزان حلالیت کم و جامد

هنوز به طور دقیق تاثیر اصلاح کننده ها و جوانه زاها بر موارد فوق مشخص نیست ...

گزیده ای از فصل چهارم

بررسی روشهای بهسازی در آلیاژهای آلومینیوم سیلیسیم

روشهای بهسازی ترکیبات بین آهنی

بهسازی عنصری

مورفولوژی اینترمتالیک ها تاثر زیادی بر خواص مکانیکی قطعه دارند مضرترین نوع اینترمتالیک ها در قطعات ریخته گری ، فاز بتا است. یکی از روشهای اینترمتالیکهای حاوی آهن ، بهسازی آنها با عناصری مانند منگنز ، کرم، لیتین و استرانسیم می باشد که در این بخش به معرفی بعضی از آنها پرداخته می شود.

مکانیزم بهسازی و انواع عناصر بهساز

با توجه به فیلم های اکسیدی دوگانه ، در صورت وجود هر گونه عامل بهسازی تشکیل ذرات α-Fe ماحصل جوانه زنی و رشد این ذرات بر روی این فیلمهای اکسیدی می باشد. بنابراین بهسازی شیمیایی β-Fe به α-Fe بسیار مفید است چرا که فیلم های اکسیدی دوگانه در موقعیت مچاله شده خود باقی می مانند. ...

...