عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر عملیات حرارتی آنتیموان و بیسموت بر ریز ساختار خواص کششی و سایشی کامژوزیت
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-ریخته‌گری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1028;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58266
- تاریخ دفاع
- ۲۴ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- امین اکرمی
- استاد راهنما
- حسین عبدی زاده, مسعود امامی
- چکیده
- در این تحقیق تاثیر عملیات حرارتی، آنتیموان و بیسموت بر ساختار، خواص کششی و رفتار سایشی کامپوزیت درجای Al-15wt.%Mg2Si مورد بررسی قرار گرفت. میزان آنتیموان افزوده شده 01/0 تا 1 درصد وزنی و مقدار بیسموت افزوده شده 01/0 تا 3/0 درصد وزنی بود. بررسی ریزساختاری و شناسایی فازها با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، پرش اشعه ایکس و طیف سنجی پراش انرژی صورت گرفت. نتایج حاصل نشان داد که با افزودن آنتیموان و به واسطه مکانیزم جوانه زنی حاصل از ترکیبات بین فلزی حاوی آنتیموان (Mg3Sb2)، میزان اندازه بلورهای Mg2Si اولیه از ?m62~ به ?m21~ کاهش می یابد. مورفولوژی این فاز نیز پس از افزودن آنتیموان بهبود یافته و باعث کاهش مراکز تمرکز تنش در این کامپوزیت می گردد. همچنین نتایج حاصل نشان می دهد که با افزودن بیسموت در مقادیر درصد وزنی پایین و به واسطه مکانیزم مسموم سازی سطوح مرجح بلور فاز Mg2Si اولیه موجبات کاهش اندازه بلورهای این فاز را از ?m62~ به ?m20~ فراهم می سازد. مورفولوژی این فاز نیز با افزودن بیسموت تغییر کرده و از مورفولوژی چندوجهی حفره‌دار به مورفولوژی با سطوح بدون حفره تبدیل می شود. مقادیر بهینه این عناصر با توجه به حصول بهترین خواص کششی انتخاب شد که این مقادیر برای آنتیموان و بیسموت به ترتیب 3/0 و 03/0 درصد وزنی است. با افزودن 3/0 درصد وزنی آنتیموان، میزان استحکام کششی از MPa193به MPa220 (تقریبا 3/12 درصد) و میزان درصد افزایش طول از 5/2 درصد به 5/4 درصد (تقریبا 44 درصد) افزایش مییابد. همچنین با افزودن 03/0 درصد وزنی بیسموت، میزان استحکام کششی MPa193به MPa240 (تقریبا 19 درصد) و مقدار درصد افزایش طول نیز از 5/2 درصد به 2/3 درصد (تقریبا 22 درصد) افزایش یافت. همچنین مشخص گردید که با اعمال عملیات حرارتی، درصد ازدیاد طول نمونهها به شدت بهبود یافته اما میزان استحکام تسلیم این کامپوزیت به دلیل تغییر در مورفولوژی Mg2Si یوتکتیک کاهش محسوسی پیدا مینماید. بررسی سطوح شکست این کامپوزیت نشان داد که مکانیزم شکست آن عموما ترد بوده و با اعمال عملیات حرارتی و بهسازی شیمیایی مکانیزم شکست از تردی به نرمی متمایل میشود. در بررسی خواص سایشی نیز ملاحظه میشود که اعمال عملیات حرارتی و افزودن این عناصر بهساز باعث بهبود رفتار سایشی این کامپوزیت میگردد.
- Abstract
- The properties of Al-Mg2Si composites are strongly affected by their structures. Undesired structure of the composite, specially the presence of large Mg2Si particles in solidification and casting status, will lead to the undesired characteristics of the composites. In this research, it has been tried to enhance the mechanical properties of the composite by Antimony, Bismuth and solution heat treatment on them. So, first the Al-Mg2Si composite was made of pure metals such as Al, Si and Mg through the in-situ process. Then, in the casting condition and after adding those elements, heat treatment has been done on it and their characteristic has been studied. Microstructural studies were done by optical and electron microscopes. The results demonstrated that the concentration of Sb and Bi for modification of microstructure and tensile propertis is 0.3% and 0.03%, respectively. Antimony causes to change morphology of primary Mg2Si from irregular to cubic shap and the size of primary Mg2Si particles decrease from 62µm to ~21µm. Bismuth has a great impact on morphological change of eutectic Mg2Si phase from flake-like to fibrous like and decreasing of size of primary Mg2Si from 62µm to ~20µm. In addition, solution heat treatment will lead to removing the sharp edges of the Mg2Si particles and decrease in the amount of susceptible areas to stress and cracking. It will also improve the elongation by applying solution heat treatment. At the end, the wear results of composite after modify with Sb, Bi and heat treatment improved in comparision before heat treatment and any addition elements.
