تحقیقات زیادی نشان داده است که اعمال فشار در هنگام انجماد فلزات و آلیاژها باعث بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی آنها شده و تخلخل های گازی و انقباضی قطعات را کاهش می دهد. بیشتر تحقیقات انجام شده در این رابطه بر روی فلزات با نقطه ذوب پایین نظیر آلومینیوم انجام شده است و بخصوص مقالات چاپ شده معدودی در زمینه ریخته گری کوبشی چدن ها وجود دارد. در این پژوهش تاثیر اعمال فشار در حین انجماد، بر خصوصیات ساختاری و مکانیکی یک چدن داکتیل مورد بررسی قرار گرفت. پس از بهینه سازی ترکیب شیمیایی اولیه به منظور دستیابی به ساختارهایی با درصد کاربید قابل قبول، روش کروی کردن در بوته سر بسته به عنوان مناسب ترین روش کروی کردن تعیین گردید. همچنین کروی کردن در دمای1400 درجه سانتیگراد، با استفاده از مقدار 3 درصد فروسیلیکومنیزیم و ریخته گری مذاب 20 ثانیه پس از کروی کردن به عنوان مناسب ترین شرایط کروی کردن تعیین گردید. در ادامه مذاب چدن داکتیل با ترکیب شیمیایی حاوی 65/3 درصد کربن و24/2 درصد سیلسیم )4/4 درصد کربن معادل( با استفاده از یک کوره زمینی آماده شده و تحت شرایط مناسب به دست آمده تحت عملیات کروی کردن قرار گرفت. مذاب کروی شده در داخل یک قالب از جنس فولاد h13 ریخته گری کوبشی شده و تحت فشارهای اعمالی 0، 25، 50 و 75 مگاپاسکال منجمد گردید و نمونه های ریخته شده پس از برشکاری، مورد بررسی های ساختاری و مکانیکی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش فشار اعمالی از صفر تا 75 مگاپاسکال، درصد گرافیت آزاد موجود در ساختار و قطر متوسط کره های گرافیتی به ترتیب حدود 35 و 20 درصد کاهش یافت. افزایش فشار اعمالی همچنین باعث افزایش کسر کره هایی با قطر کمتر از 10 میکرون شد. کرویت ذرات گرافیت با افزایش فشار اعمالی قدری افزایش پیدا کرد. با افزایش فشار از صفر تا 50 مگاپاسکال ندول کانت ذرات از حدود 1315 به حدود 1582 ذره بر میلیمتر مربع افزایش یافت اما با افزایش بیشتر فشار تا 75 مگاپاسکال این مقدار به حدود 1388 کاهش پیدا کرد. درصد فازهای سمنتیت و پرلیت موجود در ساختار با افزایش فشار اعمالی افزایش و درصد فاز فریت کاهش یافت. همچنین با افزایش فشار اعمالی از صفر تا 50 مگاپاسکال، استحکام کششی و درصد ازدیاد طول نمونه ها به ترتیب از 559 مگاپاسکال و 6/1 درصد به 620 مگاپاسکال و 6/4 درصد و انرژی ضربه نیز از 9/3 ژول به 35/5 ژول افزایش یافت. با افزایش بیشتر فشار اعمالی، استحکام کششی، درصد ازدیاد طول و انرژی ضربه کاهش پیدا کردند. در نهایت تغییرات ساختاری و مکانیکی ایجاد شده در نمونه های ریخته گری کوبشی شده با توجه به تاثیر فشار بر نرخ انتقال حرارت، سرعت سرد شدن نمونه ها و کاهش عیوب گازی و انقباضی در قطعات توضیح داده شد.

درچند دهه?ی اخیر تولید کامپوزیت?های زمینه فلزی با خصوصیات ساختاری و مکانیکی بالا، همواره از زمینه?های اصلی تحقیقات در زمینه مهندسی مواد به شمار رفته است. در این پژوهش، کامپوزیت?های al356/sicp با استفاده از فرایندهای گردابی و نیمه?جامد و با تزریق ذرات تقویت?کننده به سه صورت پودر sicp تنها و پودرهای کامپوزیتی (al-sicp) و (al-sicp-mg) حاصل از آسیاب?کاری پودرهای al، sicp و mg تولید شدند. در ادامه تاثیر فرایند ریخته?گری و نوع پودر تزریق?شده به مذاب بر خصوصیات ساختاری و مکانیکی کامپوزیت های تولیدی بررسی گردید. خصوصیات ساختاری بررسی شده شامل تخلخل، درصد ذرات باقیمانده در مذاب، توزیع ذرات تقویت?کننده، پیوند بین زمینه و تقویت کننده، ترشوندگی ذرات تقویت?کننده و شکل و اندازه?ی ساختار زمینه و تقویت?کننده و خواص مکانیکی بررسی شده شامل سختی و ریزسختی، سایش، کشش در دمای محیط و دمای بالا، ضربه و خمش سه نقطه?ای بود. نتایج بدست آمده نشان داد که با اضافه کردن ذرات تقویت?کننده به صورت پودرکامپوزیتی (al-sicp-mg) در مقایسه با تزریق ذرات sic تنها، تخلخل و اندازه?ی ذرات تقویت?کننده و دانه های ساختار زمینه کاهش، درصد پودر باقیمانده در مذاب افزایش و توزیع و ترشوندگی ذرات تقویت?کننده و پیوند بین زمینه- ذرات بهبود یافت. استفاده از فرایند ریخته?گری نیمه?جامد نسبت به فرایند گردابی نیز موجب کاهش تخلخل، افزایش مقدار ذرات sic باقیمانده در مذاب، توزیع یکنواخت?تر ذرات sic در زمینه و تغییر ساختار از دندریتی به غیردندریتی گردید. استفاده?ی هم?زمان از مزایای پودر کامپوزیتی (al-sicp-mg) و فرایند نیمه?جامد منجر به کاهش تخلخل تا حدود 78 درصد و افزایش پودر باقیمانده در مذاب تا حدود 83 درصد گردید. سختی و مقاومت به سایش کامپوزیت?ها وابسته به درصد ذرات تقویت?کننده باقیمانده درمذاب، درصدتخلخل و ریزساختار بود و در تمامی کامپوزیت?های تولیدی نسبت به آلیاژ تقویت نشده افزایش یافت. این افزایش در کامپوزیت?های تولیدی با پودر?های کامپوزیتی و به روش نیمه?جامد به دلیل مشارکت بیشتر ذرات sic در زمینه بیشتر بود. مدول الاستیک، استحکام تسلیم، استحکام کشش نهایی و درصد ازدیاد طول کامپوزیت?های تولیدی با تزریق پودر?های کامپوزیتی نسبت به آلیاژ زمینه و کامپوزیت?های تولیدی با پودر sicp تنها افزایش چشمگیری داشت و این کامپوزیت?ها? بیش از 90 درصد استحکام خود را در دمای 300 درجه سانتی?گراد نسبت به دمای محیط حفظ کردند در حالی که این مقدار برای آلیاژ 356 تقویت نشده حدود 70 درصد بود. اگر چه مقاومت به ضربه و استحکام خمشی تمامی کامپوزیت?های تولیدی نسبت به آلیاژ زمینه کاهش یافت اما این کاهش در کامپوزیت?های تولیدی با تزریق پودرهای کامپوزیتی و یا فرایند نیمه?جامد کمتر بود. همچنین نحوه ی ذوب ذرات کامپوزیتی تزریق شده و توزیع ذرات sic در مذاب، با توجه به احتمال ممانعت پوسته ی اکسید آلومینیم روی ذرات کامپوزیتی از آزاد سازی تدریجی ذرات تقویت کننده، مورد بحث قرار گرفت.

ریخته گری ثقلی یکی از روش های تولید قطعات پیچیده و جداره نازک می باشد. استفاده از مقاطع نازک در ساخت قطعات آلومینیومی، علاوه بر کاهش وزن قطعه، جهت دسترسی به یک نسبت استحکام به وزن مطلوب لازم می باشد. اغلب قطعات جداره نازک قابل کاربرد در ساخت هواپیما، تحت کلاس a1 تولید شده و باید فاقد هر گونه عیبی باشند. یک مشکل عمده در ریخته گری قطعات جداره نازک قابلیت ریخته گری از جمله سیالیت مذاب می باشد. از جمله موارد مهم و موثر بر سیالیت، دمای بارریزی، ترکیب شیمیایی آلیاژ، نوع و کیفیت پوشش اعمالی بر روی قالب ماسه ای می باشد. در تحقیق حاضر، تأثیر پوشش های حاوی نانو ذرات سرامیکی بر طول سیالیت، ریزساختار و خواص مکانیکی قطعات جداره نازک آلومینیومی ریخته گری شده به روش ثقلی در قالب ماسه ای، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا مدل مخصوصی جهت آزمون سیالیت مذاب که دارای مقاطعی با ضخامت های مختلف متناسب با ضخامت قطعات پیچیده هوایی باشد، طراحی و ساخته شد. قالب گیری مدل ساخته شده در ماسه سیلیسی به انجام رسید و با تغییر نوع پوشش قالب، شامل پوشش گرافیتی، پوشش میکروسرامیکی و پوشش های حاوی نانو ذرات سرامیکی، نمونه هایی از جنس آلیاژ آلومینیومal4-1 به روش ثقلی، ریخته گری شد. طول سیالیت در هر قالب ریخته گری شده اندازه گیری شده و ریزساختار و خواص مکانیکی قطعه تولیدی بررسی و مقایسه شد. نتایج نشان داد که سیالیت و قابلیت پرکنندگی مذاب در قالب های دارای سه نوع پوشش حاوی نانو ذرات سرامیکی بهترین نتیجه را دارد. در حالی که پس از آن قالب های دارای پوشش میکروسرامیکی دارای نتایج بهتری نسبت به قالب های ماسه ای با پوشش گرافیتی و نیز قالب ماسه ای بدون پوشش بود. بررسی های رادیوگرافی به کمک پرتو ایکس نشان داد که نمونه های ریخته گری شده در قالب ماسه ای بدون پوشش، قالب ماسه ای دارای پوشش گرافیتی و نیز قالب ماسه ای دارای پوشش میکروسرامیکی تا حدودی دارای عیوب انقباضی و گازی است. در حالی که نمونه های ریخته گری شده در قالب ماسه ای دارای پوشش حاوی نانو ذرات سرامیکی از سلامت بیشتری برخوردار بود و امکان تولید قطعات ریختگی آلومینیومی کلاس a1 به کمک پوشش های نانو سرامیکی میسر شد. بررسی های متالوگرافی نشان داد که ریز ساختار و خواص مکانیکی نمونه های ریخته گری شده در قالب های با پوشش نانو سرامیکی نیز مطلوب تر بود.

فرایند ssr (semi-solid rheocasting) یکی از فرایندهای نیمه جامد است که با روشی نسبتاً ساده و ارزان قیمت با ایجاد چگالی بالایی از جوانه ها در ابتدای انجماد شرایط تولید دوغاب ها و شمش های نیمه جامد را فراهم می سازد. به دلیل تحقیقات کمی که تا کنون بر روی فرایندهای ssr به خصوص در مورد آلیاژهای منیزیم انجام گرفته است، در این پژوهش امکان پذیری فرایند ssr در مورد آلیاژ az91 منیزیم بررسی شد. در مرحله اول این پژوهش، پس از تعیین ابعاد مناسب همزن برای فرایند ssr، آلیاژ az91 تحت سه عملیات متفاوت قرار گرفته و سپس در سه دمای متفاوت (یک دما در بالاتر از لیکوئیدوس و دو دما در محدوده نیمه جامد) ریخته گری شد. عملیات اصلی انجام شده قبل از ریخته گری مذاب شامل سرد کردن مذاب بدون هیچ گونه عملیات بر روی آن تا دمای ریخته گری، سرد کردن مذاب به همراه فروبردن میله مسی سرد ثابت در آن (icr) و سرد کردن مذاب به همراه فرو بردن یک میله مسی چرخان در آن (ssr) بود. نمونه های ریخته شده در این مرحله از لحاظ خصوصیات ساختاری بررسی و مقایسه شدند. در مرحله دوم، تاثیر اعمال فشار در حین انجماد ثانویه دوغاب نیمه جامد بهینه بر ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه ها در مقایسه با ریخته گری کوبشی مرسوم بررسی شد. نتایج نشان داد که در هر دو حالت icr و ssr ریزساختار غیردندریتی قابل دستیابی است، ولی تحت فرایند ssr ذرات اولیه ای با کرویت بیشتر و اندازه کوچکتر ایجاد شد. در هر روش، با کاهش دمای ریخته گری (افزایش کسر جامد) میزان کرویت و اندازه ذرات اولیه افزایش یافت. ایجاد ریزساختاری با ذرات اولیه جامد غیردندریتی در آلیاژ az91 باعث کاهش سختی نمونه ها گردید. نشان داده شد که افزایش فشار تاثیر چندانی بر مورفولوژی و اندازه ذرات اولیه مذاب های ssr شده ندارد و بیشترین تاثیر آن بر ریزساختار فاز ثانویه و یوتکتیک می باشد. همچنین نتایج نشان داد که استحکام نمونه های ریخته شده به روش معمولی با افزایش فشار، افزایش یافت ولی در نمونه های ssr از روند افزایشی یا کاهشی منظمی برخوردار نبود. با بررسی سطح شکست نمونه ها، این مسئله به افزایش احتمال گیر افتادن لایه های اکسیدی دو لایه در نمونه های ssr ارتباط داده شد. تاثیر افزایش فشار بر سختی نمونه های ریخته شده به روش معمولی بیشتر بود و با افزایش فشار سختی نمونه ها افزایش یافت. چگالی نمونه ریخته شده به روش ssr در فشار 30 مگاپاسکال از نمونه ریخته شده به روش معمولی در همین فشار بیشتر بود. با توجه به نتایج تشخیص داده شد که روش ssr برای آلیاژ منیزیم تحت محافظت فلاکس به دلیل ایجاد لایه های اکسیدی و گیر افتادن ناخالصی های ناشی از فلاکس و در نتیجه کاهش خواص مکانیکی روشی مناسب نمی باشد و باید تمامی مراحل فرایند تحت گاز محافظ انجام پذیرد.

از ابتدای ابداع فرایندهای ریخته گری در حالت نیمه جامد مطالعات متعددی در رابطه با مکانیزم های تشکیل ریزساختار در این فرایندها انجام شده است. با این حال مرور تحقیقات انجام شده در این زمینه نشان می دهد که هنوز توافق نظر جامعی میان محققین در ارتباط با مکانیزم های موثر در تحولات ریزساختاری در فرایندهای ریخته گری نیمه جامد وجود ندارد. علت این مسأله ماهیت غیرشفاف فلزات عنوان می شود که امکان مشاهده ی مستقیم تحولات ریزساختاری در مرحله ی جوانه زنی و لحظات ابتدایی رشد ذرات جامد را غیرممکن ساخته است. به همین دلیل اکثر نظریه های ارائه شده بر اساس مشاهدات غیرمستقیم استوار می باشد. جهت غلبه بر این محدودیت، مواد مدل شفاف جهت مشاهده ی مستقیم تحولات ریزساختاری در برخی از فرایندهای ریخته گری نیمه جامد مورد استفاده قرار گرفته و تحقیقات انگشت شماری نیز با استفاده ازآنها صورت پذیرفته است. هدف از تحقیق حاضر، مطالعه ی درجای مکانیزم ها و پارامترهای موثر در تشکیل ذرات جامد در فرآوری نیمه جامد با استفاده از آلیاژ شفاف سوکسینونیتریل با خلوص 99% می باشد. به این منظور دستگاهی برای مشاهده و مطالعه ی مستقیم انجماد آلیاژ مدل تحت شرایط جابجایی اجباری طراحی و ساخته شد. نتایج آزمایش های انجام شده شواهدی را در ارتباط با میزان تأثیرگذاری عواملی همچون نرخ جوانه زنی، الگوی سیلان مذاب و نرخ برش بر تحولات ریزساختاری مراحل آغازین انجماد ارائه نمود. این نتایج حاکی از نقش به مراتب موثرتر الگوی سیلان حاکم در مذاب در مقایسه با نرخ برش بر فرایند تکه تکه شدن موثر دندریت ها و تشکیل ذرات کروی شکل در شروع انجماد بود. در واقع وجود تلفیقی از جوانه زنی شدید و شدت تلاطم زیاد در شروع انجماد شرایطی را ایجاد می کند تا در حضور دانسیته ی زیاد ذرات، امکان رشد پایدار آنها تا رسیدن به ابعادی در حدود 60 میکرومتر فراهم شود. در غیر این صورت حتی در نرخ های برش زیاد نیز ذرات تشکیل شده در شروع انجماد دندریتی شکل هستند. این یافته با باورهای رایج که وجود نرخ برش زیاد را شرط لازم برای تشکیل ذرات کروی شکل می دانند متفاوت است. در آزمایش هایی که دیسک در حال چرخش توسط یک سیستم خنک کننده سرد می شد نتایج مشاهدات درجا تشکیل یک شبکه ی جامد دندریتی در اطراف دیسک در حال چرخش را مشخص کرد. جدا شدن بازوهای دندریتی از این شبکه ی دندریتی درشت شده در صورت متلاطم بودن جریان در اطراف آن به عنوان یک منبع موثر در تشکیل ذرات کروی شکل مشاهده شده در ساختار پیشنهاد گردید. تشکیل این شبکه با نتایج به دست آمده از انجام فرایند مشابه بر روی آلیاژ فلزی al-7.1wt%si تأیید شد. همچنین در این تحقیق مدلی در ارتباط با سینتیک درشت شدن بازوهای دندریتی تحت شرایط جابجایی اجباری ارائه شد. این مدل که در واقع شکل تصحیح شده ی مدل کلاسیک کاتامی برای درشت شدن بازوها در شرایط کنترل شونده توسط نفوذ تنها است با وارد کردن پارامتری به نام ضریب نفوذ ظاهری، تأثیر سیلان مذاب را بر افزایش سرعت نفوذ مدنظر قرار داده است. نتایج این مدل نشان داد که قطر بازوها (d) در حالت کلی توسط معادله ای به شکل d=ata?b با زمان انجماد موضعی (t)و نرخ برش (??) ارتباط پیدا می کند و الگوی سیلان حاکم در مذاب تعیین کننده ی ثوابت a و b در معادله ی مذکور می-باشد. میزان انطباق مدل پیشنهادی با یافته های آزمایشگاهی مربوط به آلیاژهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت.

ریخته گری نیمه جامد به دلیل مزایایی که نسبت به فرایندهای متداول ریخته گری فلزات دارد، به عنوان یکی از روش های نسبتا جدید تولید قطعات فلزی بررسی و به کار گرفته شده است. بیشتر تحقیقات انجام گرفته در مورد روش های ریخته گری نیمه جامد، بر روی آلیاژهای نقطه ذوب پایین بوده و کمتر به بررسی آلیاژهای آهنی و نقطه ذوب بالا پرداخته گردیده است. در این تحقیق به بررسی ساختار و خواص یک چدن خاکستری هایپریوتکتیک که به روش ssrریخته گری شده، پرداخته می شود.روش ssrیکی از روش های ریخته گری نیمه جامد است که بر اساس ایجاد تبرید موضعی در مذاب و ایجاد تعداد زیادی جوانه و پخش کردن آن ها در مذاب عمل می کند.حضور مقادیر زیادی گرافیت درشت کیش در ساختار انجمادی چدن های خاکستری هایپریوتکتیک موجب پایین بودن خواص مکانیکی آن ها می گردد. از آنجایی که چدن خاکستری هایپریوتکتیک خواص فیزیکی قابل توجهی مانند قابلیت انتقال حرارتو قابلیت جذب ارتعاش بالا دارد، در صورت بهبود ساختار وخواص مکانیکی آن به این روش، می توان محصولاتی با کارایی بیشتر به دست آورد.در این تحقیق ابتدا شمش اولیه با ترکیب مشخص تهیه شده وپس از ذوب و انجام عملیات ssr بر روی آلیاژ، دوغاب تهیه شده در دو قالب ماسه ای و فلزیریخته گری شد و در یک مرحله هم به صورت کوبشی تحت فشار قرار گرفت. در مرحله بعدی، ریخته گری نیمه جامد همراه با افزودن جوانه زای میکرونی و نانوسایز انجام شد. سپس تاثیر فرایندهای مختلف بر ساختار و خواص فیزیکی و مکانیکی آلیاژ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ریخته گری نیمه جامد چدن خاکستری هایپریوتکتیک علاوه بر تغییر ساختار از دندریتی به کروی، موجب ریزتر شدن گرافیت ها، از بین رفتن گرافیت های کیش و ایجاد گرافیت نوع dمی-شود. این تغییرات ساختاری با استفاده از قالب فلزی و با اعمال فشار و همچنین با افزودن جوانه زا بیشتر شد. عملیات ssrموجب بیشتر شدن چگالی نمونه ها شده و ریخته گری کوبشی هم به این افزایش کمک کرد، به طوری که چگالی از مقدار05/7گرم بر سانتیمتر مکعب برای نمونه شاهد ریخته شده در قالب ماسه ای به 4/7گرم بر سانتیمتر مکعب برای نمونه ریخته گری شده به روش کوبشی افزایش پیدا کرد. تغییرات ساختاری انجام شده مقاومت ویژه الکتریکی را نیز بهبود داده و مقدار آن را از ? cm4-10×9/3 برای نمونه شاهد ریخته گری شده در قالب ماسه ای به ? cm4-10×47/1 برای نمونه نیمه جامد کوبشی رسانید. با انجام تست های مکانیکی مشخص شد که این بهبود ساختار و مورفولوژی گرافیت موجب افزایش استحکام کششی، استحکام خمشی ونیز بهبود سختی و مقاومت به سایش آلیاژ مورد بررسی می گردد. تحت این تغییرات ساختاری، استحکام کششی از mpa3/116 برای نمونه شاهد قالب ماسه ای، تا mpa 9/168 برای نمونه نیمه جامد با جوانه زای نانوسایز افزایش یافت و استحکام خمشی نیز از mpa9/254 برای نمونه شاهد در قالب ماسه ای به مقدار ماکزیمم mpa 7/424 برای نمونه نیمه جامد با جوانه زای نانوسایز رسید.بالاترین مقدار سختی برای نمونه نیمه جامد کوبشی و برابر با hv6/215 بدست آمد. علت این مساله علاوه بر ساختار و مورفولوژی مناسب گرافیت ها، به چگالی بالای این نمونه نسبت داده شد. بیشترین مقدار مقاومت به سایش برای نمونه نیمه جامدی که تحت فشار منجمد شد، حاصل گردید. در نمونه های شاهد که مقدار گرافیت نوع d زیاد نیست، حضور گرافیت های کیش درشت تر، به خاطر عملکرد روانکاری که دارند، مقاومت به سایش را قدری افزایش می دهد.

به منظور ساخت قطعات نیمه جامد فلزی، نیاز به دوغابی با ساختار غیر دندریتی می باشد. این کار معمولا با اعمال تنش برشی به مذاب در حال انجماد، یا افزایش نرخ جوانه زنی در حین انجماد، انجام می شود. همه روش های ارائه شده تاکنون، از عملیات دو مرحله ای استفاده می کنند، به گونه ای که ابتدا دوغاب در خارج قالب تهیه شده و سپس به درون قالب وارد می گردد. از طرف دیگر ویسکوزیته بالاتر دوغاب های نیمه جامد نیاز به استفاده از قالب های فلزی گران قیمت را ضروری ساخته است. با توجه به این موضوع، هدف از این تحقیق توسعه روش جدیدی برای تولید ریزساختار غیردندریتی در طی فرآیند ریخته گری آلیاژ آلومینیوم در قالب ماسه ای، بدون هیچ فرآیند ویژه قبلی می باشد. به همین منظور در مرحله اول تحقیق، یک قالب ماسه ای به همراه سه نوع سیستم راهگاهی متفاوت طراحی شد و با استفاده از نرم افزار شبیه سازی procast، نحوه پرشدن قالب و انجماد قطعات در حالت های مختلف ریخته گری مورد بررسی قرار گرفت. بعد از بررسی نتایج شبیه سازی، مرحله دوم که شامل ریخته گری آلیاژ a356 در سه نوع سیستم راهگاهی در حالت مذاب و تحت شرائط ثقلی و گریز از مرکز بود، انجام شد. این سیستم های راهگاهی شامل سیستم راهگاهی اول( راهگاه بارریز بدون ماهیچه)، سیستم راهگاهی دو( راهگاه بارریز با ماهیچه ماسه ای) و سیستم راهگاهی سوم( راهگاه بارریز با ماهیچه ماسه ای مبرددار) بود. نمونه های ریخته شده در این مرحله از لحاظ خصوصیات ساختاری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند. در مرحله سوم، ریزساختار و میزان طول سیالیت قطعات ریخته گری گریز از مرکز شده در حالت نیمه جامد در سه سیستم راهگاهی مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه آزمون های اندازه گیری سختی، تخلخل و خواص کششی برای تعدادی از قطعات تولید شده در هر دو حالت کاملا مذاب و نیمه جامد بررسی شد. نتایج بررسی های ریزساختاری قطعات ریخته شده در مرحله دوم، نشان داد که با استفاده از سیستم راهگاهی نوع سه، کاهش دمای فوق گداز و استفاده از نیروی گریز از مرکز، دستیابی به ساختار غیردندریتی امکان پذیر شد. نتایج بررسی های ریزساختاری در مرحله سوم نشان داد که با افزایش کسر جامد، اندازه دانه ها، اندازه مجموعه دانه ها و کرویت دانه ها افزایش یافته و کرویت مجموعه دانه ها کاهش می یابد. با تغییر سیستم راهگاهی از حالت یک به سه در یک کسر جامد مشخص، اندازه دانه ها کاهش یافته و کرویت دانه ها افزوده می گردد. در بررسی های صورت گرفته بر میزان طول سیالیت در این مرحله، مشاهده شد که در کسر جامد 15/0 سیالیت آلیاژ نیمه جامد a356 در سیستم راهگاهی دو نسبت به سیستم راهگاهی یک و سه بیشتر است. با بررسی سختی نمونه های ریخته شده در حالت کاملا مذاب، مشاهده گردید که با به کارگیری نیروی گریز از مرکز، کاهش دمای فوق گداز و استفاده از سیستم راهگاهی سه، سختی نمونه ها افزوده شد. در نمونه های ریخته شده در حالت نیمه جامد، با افزایش کسر جامد، سختی نمونه ها کاهش یافت. با بررسی نمونه های کشش، مشاهده شد که با تغییر سیستم راهگاهی از حالت یک به سه، استفاده از نیروی گریز از مرکز و کاهش دمای فوق گداز، خواص مکانیکی نمونه های ریخته شده افزایش یافت.

نانولوله های کربنی به واسطه دارا بودن ویژگی های منحصر به فرد، به عنوان گزینه مناسبی برای تقویت کامپوزیت های زمینه فلزی به شمار می روند. در این پژوهش نانوکامپوزیت های ریختگی a356-cnt با استفاده از فرآیند ریخته گری کوبشی و با اضافه نمودن ورق های کامپوزیتی al-cnt حاصل از فرآیند آنیل و نورد اتصالی پیوسته به مذاب زمینه تولید شدند. این کار به منظور بهبود ترشوندگی و توزیع مناسب تر نانولوله های کربنی در کامپوزیت انجام گردید. در ادامه تأثیر افزودن نانولوله های کربنی و فرآیند ریخته گری کوبشی بر خصوصیات ساختاری، مکانیکی، فیزیکی و سرعت خوردگی نانوکامپوزیت های تولیدی بررسی گردید. همچنین روابط ریاضی بین پارامترهای ورودی سیستم و نتایج خروجی آن توسط نرم افزار design-expert مدل شده و محدوده بهینه پارامترهای ورودی جهت حصول بهترین نتایج محاسبه گردید. نتایج حاکی از کاهش اندازه دانه و فواصل بین بازوهای دندریتی ثانویه، افزایش استحکام نهایی برشی و استحکام تسلیم برشی در دمای محیط و دمای بالا و افزایش استحکام خمشی در اثر کامپوزیت سازی به روش ریخته گری کوبشی بود. با اعمال فشار بر مذاب چگالی نمونه ها افزایش و تخلخل آنها کاهش، و با اضافه نمودن نانولوله های کربنی به ساختار چگالی نمونه ها کاهش و تخلخل آنها افزایش یافت. نانوکامپوزیت های تولید شده به روش ریخته گری کوبشی حدود 85 درصد استحکام برشی خود را در دمای 300 درجه سانتیگراد نسبت به دمای محیط حفظ کردند در حالی که این مقدار برای آلیاژ a356 تقویت نشده ریختگی بدون اعمال فشار حدود 58 درصد بود. رسانایی الکتریکی قطعات تولیدی با اضافه شدن نانولوله های کربنی و اعمال فشار در فرآیند ریخته گری کوبشی کاهش یافت. سرعت خوردگی در اثر اضافه نمودن نانولوله های کربنی به ساختار کاهش و در اثر اعمال فشار در فرآیند ریخته گری کوبشی افزایش یافت. با استفاده از روابط ریاضی به دست آمده مناسب ترین فشار، میزان نانولوله های کربنی و دما جهت حصول خواص بهینه به ترتیب mpa 65/137، wt% 5/0 و 75/666 درجه سانتیگراد محاسبه شد.

اتصال قطعات آلومینیومی یکی از فرایندهای اصلی در بسیاری از صنایع از قبیل اتومبیل سازی، هوانوردی، دریایی و نظامی است و همواره نقشی اساسی در پیشرفت این صنایع داشته است. آلیاژ آلومینیوم 6061 به دلیل قابلیت عملیات حرارتی و دارا بودن محدوده وسیعی از خواص مکانیکی و خوردگی، به علاوه خواص معمول آلیاژهای آلومینیوم مانند نقطه ذوب پایین و نسبت استحکام به وزن بالا، یکی از مهمترین آلیاژهای مورد توجه صنایع می باشد. در این بین جوشکاری ذوبی این آلیاژ به علت مشکلات ناشی از ایجاد حوضچه مذاب مانند ترک های انجمادی و افت استحکام ناشی از حل شدن کامل رسوبات ناحیه جوش با چالش هایی روبرو است. روش جوشکاری اصطکاکی- اغتشاشی (fsw) یکی از روش هایی است که به منظور رفع این مشکلات ابداع شده است. البته در این روش نیز با توجه به گرمای ایجاد شده ناشی از تماس یک پین چرخان با ناحیه اتصال و شانه دستگاه با سطح، ممکن است مشکلات جدیدی ناشی از تبلور مجدد سریع و رشد غیرمعمول دانه ها، حل شدن رسوبات و کاهش خواص ناشی از سختی رسوبی مانند استحکام و تنش تسلیم بروز کند. در این تحقیق برای اولین بار و با استفاده از ریختن دوغاب نیمه جامد از جنس فلز پایه در محل اتصال زیرلایه، به بررسی اثرات کاهش حرارت ورودی به زیرلایه در فرایند جوشکاری اصطکاکی- اغتشاشی متعاقب، کاهش سرعت چرخش ابزار و افزایش سرعت پیمایش و لذا کاهش افت سختی و افزایش استحکام در ناحیه جوش پرداخته شد. جهت تولید دوغاب نیمه جامد، یک سطح شیب دار مینیاتوری با خواص سرد کنندگی مذاب و با دبی بسیار پایین طراحی و ساخته شد. در ادامه و با مشخص کردن عوامل موثر بر ریزساختار دوغاب نیمه جامد نهایی مانند طول و زاویه سطح شیب دار، نرخ ریخته گری و دمای فوق ذوب، بررسی های ریزساختاری با استفاده از مطالعات میکروسکوپ نوری و میکروسختی سنجی انجام گردید. سپس به کمک طراحی آزمایش فاکتوریل دو سطحی، پس از تعیین درصد تاثیر هر عامل بر خواص نهایی، رابطه ریاضی مربوط به هر پاسخ توسعه داده شده و شرایط ایجاد بهترین ریزساختار از لحاظ میزان کرویت، اندازه دانه و سختی تعیین شد. بر این اساس، نرخ ریخته گری 2/1 میلی لیتر بر ثانیه، زاویه سطح °40، دمای فوق ذوب °c10 و طول سطح 5 سانتی متر به عنوان شرایط بهینه تولید دوغاب نیمه جامد تعیین گردید. در ادامه و با جریان یافتن دوغاب تولیدی به درون درز جوش به عنوان ماده پر کننده، بلافاصله جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی جهت اتصال آلیاژ صورت گرفت. نواحی مختلف ریزساختاری آلیاژ اتصال یافته شامل فلز پایه، ناحیه متاثر از حرارت، ناحیه متاثر از گرما- کار و فلز جوش مورد مطالعه توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی قرار گرفتند. همچنین سختی و استحکام تسلیم اتصالات حاصله با نمونه های مرجع مقایسه شد. مطالعات ریزساختاری و مکانیکی بر اتصالات حاصله به روش های fsw و هیبریدی fsw/نیمه جامد حاکی از آن است که شدت تغییرات سختی در روش هیبریدی کاهش یافته و میزان سختی در ناحیه جوش با مقادیر مربوط به فلز پایه اختلاف کمتری دارد. همچنین ریزساختار ناحیه جوش به ریزساختار فوق ریزدانه نزدیک شده و میزان استحکام تسلیم و درصد ازدیاد طول نسبت به نمونه جوشکاری شده به روش fsw به ترتیب تا مقادیر mpa 53 و 88/8% بهبود یافته است. دلیل افزایش درصد ازدیاد طول را می توان در کاهش اثر رسوبات در ناحیه جوش نسبت به نمونه جوشکاری شده به روش fsw دانست که توسط ریز شدن دانه ها در اثر افزایش محل های مناسب برای تبلور مجدد ثانویه جبران شده است.

الکترولس نیکل یکی از راه های دستیابی به پوشش بروی سطوح مختلف فلزی و غیر فلزی است. پوشش های الکترولس در چند دهه اخیر به دلیل خصوصیات منحصر به فرد نظیر سختی و مقاومت به سایش بالا، قابلیت تحمل دمای بالای 800 درجه سانتی گراد، یکنواختی ضخامت نهایی پوشش، سهولت در پوشش دهی و قیمت مناسب مورد توجه قرار گرفته است. آلیاژهای ni-p به عنوان پوشش محافظ در مقابل خوردگی از اولین کاربرد های صنعتی این نوع از پوشش دهی می باشد. رسوب دهی ذرات سرامیکی ریز به-همراه زمینه الکترولس ni-p جهت دستیابی به یک پوشش کامپوزیتی یکنواخت یک پیشرفت کلیدی در این عرصه از تحقیقات است. پوشش های کامپوزیتی با توجه به دارا بودن مجموعه ای از خواص ویژه در زمینه فلزی مثل مقاومت به خوردگی، مقاومت به سایش و کارایی در دمای بالا و همچنین خواص ذرات جامد فاز دوم مانند سختی بالا، روانکاری به سرعت جای خود را در صنعت پوشش دهی باز کرده است. پودر کاربید کروم به عنوان فازتقویت کننده در پوشش، سختی بالایی دارد و حضور آن در پوشش باعث افزایش سختی کل پوشش می شود. به علاوه پودر کاربید کروم مورد استفاده در این پژوهش دارای پوشش نیکل-کروم در اطراف خود می باشد که باعث افزایش چسبندگی پودر کاربید کروم به زمینه نیکل فسفر خواهد شد. برای اینکار ذرات کاربید کروم به صورت معلق درون حمام الکترولس قرار داده و روی آن پوشش نیکل فسفر داده شد. سپس پودر برروی زیرلایه فولاد زنگ نزن توزیع شد و مجموعه داخل کوره تا دمای 1050 درجه سانتی گراد حرارت داده شد تا پوشش نیکل-فسفر پیرامون ذرات ذوب و سپس درون آب کوئنچ شد. آنالیزها نشان داد حجم پوشش پیرامون ذرات به قدری نیست که سطح زیرلایه را به طور کامل بپوشاند و تخلخل بالایی در ساختار به جود آمد. برای جبران کمبود پوشش ni-p، شرایط حمام را ناپایدار کرده تا پوشش ni-p به تنهایی رسوب کند. رسوبات ni-p به دست آمده از حمام الکترولس را به تنهایی و هم با پودر کاربید کروم برروی زیرلایه با استفاده از روش ذوب-انجماد پوشش داده شد. نمونه ها تحت سیکل عملیات حرارتی 600 درجه سانتی گراد و مدت 1یک ساعت قرار داده شد. همچنین پوشش ها با استفاده از مطالعات میکروسکوپی نوری، میکروسختی سنجی، پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مجهز به آنالیز(eds) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پوشش نیکل فسفر منجمد شده بروی زیرلایه فولاد زنگ نزن بدون انجام عملیات حرارتی سختی حدود 1000 ویکرز دارد که نسبت به سختی پوشش در روش الکترولس حدود 20 درصد بالاتر است. دلیل افزایش سختی، حصول ساختار کریستالی ni3p در فرآیند انجماد است. سختی پوشش حاوی ذرات کاربید کروم نسبت به نمونه بدون ذرات تقویت کننده حدود 200 ویکرز بالاتر بود. عملیات حرارتی پوشش باعث تشکیل فاز(ni5p2) در زمینه وکروی شدن دندریت های سوزنی شکل نیکل اولیه در پوشش شد و سختی پوشش به دلیل رشد دانه های نیکل و کاهش فاز سخت ni3p کاهشی حدود 30 درصد نسبت به حالت قبل از عملیات حرارتی داشت.

در این تحقیق، امکان ساخت فوم حفره باز نانوکامپوزیتی a356/cnt به روش فشردن مخلوط مذاب و نمک مورد بررسی قرار گرفت. فوم های حفره باز آلومینیومی به دلیل خواص ویژه ساختاری و مکانیکی، کاربردهای مهمی در صنایع مختلف بدست آورده اند. موفقیت در تولید فوم های حفره باز آلیاژ آلومینیوم با تقویت کننده cnt بر پایه ریخته گری، می تواند امکان استفاده از آنها در کاربردهای حساس تر و ساخت آنها در حجم بالا را فراهم سازد. برای این منظور، این پروژه در سه بخش انجام شد. در بخش اول، پارامترهای موثر بر تولید فوم های غیرکامپوزیتی حفره باز آلیاژ آلومینیوم a356 با تکنیک فشردن مخلوط مذاب و نمک بهینه-یابی شده و تأثیر پارامترهای موثر بر فومسازی بر روی خواص مکانیکی فوم های نهایی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تأثیر اندازه حفره و فشار پیستون بر تخلخل و خواص مکانیکی فوم نهایی با استفاده از سیستم شبکه عصبی مدلسازی شد. در بخش دوم، روش های مختلفی برای تولید کامپوزیت های غیرفومی (بالک) با زمینه آلیاژ آلومینیوم a356 و درصدهای مختلفی از cnt بررسی و روش بهینه انتخاب شد. در بخش آخر، با استفاده از پارامترهای بهینه دو مرحله قبلی، تولید فوم آلومینیومی نانوکامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از آنست که فوم هایی با اندازه حفرات درشت و ریز، به ترتیب بیشترین استحکام و قابلیت جذب انرژی را با خود به همراه می آورند. تولید نانوکامپوزیت های غیرفومی تنها با اعمال سرعت های هم زدن بالای rpm 2000 بر روی مذاب تحقق یافت. از بین درصدهای وزنی مختلفی از تقویت کننده که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفت، کامپوزیتی با 1 درصد وزنی cnt و 1 درصد وزنی ti بیشترین خواص مکانیکی،شامل استحکام فشاری، خمشی و برشی، را از خود نشان داد، بطوریکه استحکام خمشی این نانوکامپوزیت نسبت به نمونه شاهد حدوداً 75 درصد افزایش یافت. اما به هر حال، به دلیل عدم سازگاری پارامترهای بهینه تولید فوم با پارامترهای بهینه تولید نانوکامپوزیت های غیرفومی، تولید فوم های نانوکامپوزیتی، به عنوان هدف نهایی این تحقیق، میسر نشد. از دلایل مهم این مسأله می توان به عدم امکان استفاده از سرعت های بالای هم زدن و همچنین فقدان سرعت انجمادی بالا در فرایند فوم سازی اشاره نمود که منجر به جدایش نانولوله های کربنی می شود. این دو عامل برای تولید موفق نانوکامپوزیت های غیرفومی a356/cnt لازم شناخته شد.

در چند دهه اخیر تحقیقات در زمینه نانوکامپوزیت ها به علت خواص منحصر به فردشان چون استحکام، سختی و دمای کاری بالاتر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش نانوکامپوزیت ریختگی a356-sio2با استفاده از فرایندهای ریخته گری گردابی در حالت کاملا مذاب و نیمه جامد و با افزودن ذرات تقویت کننده به دو صورت sio2 خام و ورقه های کامپوزیتیal1100-sio2 حاصل از فرایند آنیل و نورد اتصالی پیوسته، تولید شد. در ادامه تاثیر افزودن sio2 و فرایند ریخته گری بر خصوصیات ساختاری و مکانیکی نانوکامپوزیت تولیدی بررسی گردید. نتایج حاصل از فرایند آنیل و نورد اتصالی پیوسته نشان داد که تعداد آگلومره های ذرات sio2 با افزایش سیکل های فرایند نورد کاهش و پیوند مکانیکی و ترشوندگی بین اکثر ذرات و زمینه بهبود می یابد. انتظار می رود با ورود این ورقه ها به مذاب ترشوندگی ذرات تقویت کننده ای که وارد مذاب شده اند با آلیاژ زمینه بهبود یابد. نتایج حاصل از مرحله ریخته گری و تولید کامپوزیت نهایی نشان داد که اضافه کردن sio2 به صورت ورقه های کامپوزیتی al1100-sio2 به آلیاژ زمینه باعث کاهش طول دندریت ها به عنوان معیار اندازه دانه های ساختار زمینه می گردد به طوری که در کامپوزیت های تولید شده به روش گردابی در حالت کاملا مذاب، طول متوسط دندریت ها از 314 میکرومتر به 237 میکرومتر کاهش یافت. از طرفی مقدار متوسط فاصله بین بازوهای ثانویه دندریتی در نمونه های تولید شده به روش گردابی از 17 میکرومتر به 28 میکرومتر افزایش داشت که این افزایش را می توان ناشی از هدایت حرارتی بسیار کم ذرات تقویت کننده sio2در ابعاد نانومتری دانست. در نمونه های تولید شده به روش نیمه جامد حضور ذرات تقویت کننده sio2 سبب می شود که مقدار متوسط قطر دایره معادل دانه های ?al اولیه در نمونه با 1/0 کسر جامد اولیه از 150 میکرومتر به 101 میکرومتر و در نمونه با 2/0 کسر جامد اولیه از 180 میکرومتر به 114 میکرومتر کاهش یابد. همچنین مقدار متوسط قطر دایره معادل ذرات جامد ثانویه در نمونه های کامپوزیتی نسبت به نمونه های غیرکامپوزیتی کاهش نشان داد به طوری که در نمونه های غیرکامپوزیتی با 1/0 و 2/0 کسر جامد اولیه مقدار متوسط قطر دایره معادل به ترتیب 49 و 28 میکرومتر و برای نمونه های کامپوزیتی با 1/0 و 2/0 کسر جامد اولیه این مقدار به ترتیب 37 و 30 میکرومتر به دست آمد. مقادیر سختی در تمامی نمونه های کامپوزیتی نسبت به آلیاژ تقویت نشده افزایش داشت. بیشترین مقدار این افزایش در کامپوزیت های تولیدی به روش نیمه جامد و 2/0 کسر جامد اولیه، دیده شد. استحکام نهایی برشی و استحکام تسلیم برشی نانوکامپوزیت های تولیدی با تزریق ورقه های کامپوزیتی نسبت به آلیاژ زمینه افزایش چشم گیری داشتند. نانوکامپوزیت های تولیدی به روش نیمه جامد و 2/0 کسر جامد اولیه حدود 45 درصد استحکام نهایی برشی و 55 درصد استحکام تسلیم برشی خود را در دمای 300 درجه سانتی گراد نسبت به دمای محیط حفظ کردند در حالی که این مقادیر برای آلیاژ a356 تقویت نشده به ترتیب حدود 34 درصد و 48 درصد بود.

پیشرفت های مداوم در روش های ریخته گری در نیمه نخست قرن بیستم باعث ابداع روش ریخته گری گریز از مرکز افقی برای تولید لوله گردید که به مرور جایگزین روش ریخته گری در ماسه شد. لوله های چدن نشکن که سال هاست در شبکه های مدرن آب آشامیدنی و فاضلاب به عنوان لوله ی استاندارد مورد استفاده قرار می گیرد، توسط همین روش در ماشین های لوله ریزی موسوم به ماشین دی لاوود ریخته گری می شوند. هدف این پروژه استفاده از روش اجزا محدود برای شبیه سازی حرارتی فرآیند ریخته گری گریز از مرکز افقی لوله های چدن نشکن در ماشین های لوله ریزی می باشد. در شبیه سازی انجام شده از کد (ماکرو) تهیه شده در نرم افزار ansys استفاده شده و با ارائه یک مدل عددی تقارن محوری شامل لوله و قالب، تاریخچه ی توزیع دما در لوله و قالب طی فرآیند انجماد مذاب و سیکل های دمایی مختلف لوله ریزی بدست آمده است. در این تحلیل تغییر فاز ناشی از انجماد، مقاومت حرارتی در مرز مشترک مذاب و قالب ناشی از پوشش قالب و فاصله ی هوایی، شرایط مرزی و اولیه ی متناسب با شرایط عملی و همچنین تابعیت خواص ترموفیزیکی مواد با دما در نظر گرفته شده است. نتایج حل حرارتی فرآیند ریخته گری با نتایج آزمایشگاهی انجام شده در این تحقیق و تحلیل های عددی ارائه شده توسط محققان دیگر مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می دهد. این نتایج می تواند به عنوان ورودی برای مدلی که عمر خستگی حرارتی قالب های لوله ریزی را تخمین می زند، بکار رود. شبیه سازی انجام گرفته نشان می دهد که مقاومت حرارتی ناشی از فاصله ی هوایی و پوشش قالب نقش موثری در توزیع دما در قالب و لوله دارد. همچنین فرآیند ریختن مذاب علاوه بر ایجاد گرادیان های دمایی در جهت شعاعی در قالب و لوله، باعث تشکیل گرادیان های دمایی در جهت محوری نیز می گردد.

فرایندهای شکل دهی فلزات و آلیاژها در حالت نیمه جامد بدلیل مزایای منحصر بفرد آنها در مقایسه با فرایندهای متداول شکل دهی فلزات (ریخته گری و آهنگری)، به عنوان یکی از روش های نسبتا جدید شکل دهی قطعات نزدیک به شکل نهایی معرفی شده اند. با توجه به کاربرد روز افزون فرایندهای نیمه جامد و آلیاژهای آلومینیوم در صنعت خودروسازی، در این تحقیق شکل ریزی نیمه جامد یک قطعه نزدیک به شکل پیستون از آلیاژ a356 به روش ssr در یک قالب ریخته گری کوبشی بررسی شد. پس از آزمایش های اولیه جهت تعیین پارامترهای دستگاهی فرایند ssr، تاثیر دمای ریخته گری (کسر جامد) و فشار اعمالی بر روی دوغاب نیمه جامد، بر کیفیت سطحی، دانسیته، ساختار، عیوب حجمی ساختاری وخواص مکانیکی نمونه های تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تحت فشار اعمالی mpa 10 کیفیت سطحی نمونه های ریخته شده در حالت نیمه جامد در مقایسه با نمونه های ریخته شده در حالت کاملا مذاب، نسبتا پایین است و با کاهش دمای ریخته گری در حالت نیمه جامد کاهش می یابد. این عیب با افزایش ضخامت پوشش قالب یا افزایش فشار اعمالی در موقع ریخته گری به مقدار زیادی مرتفع گشت. دانسیته نمونه های ریخته شده در حالت نیمه-جامد نسبت به نمونه های ریخته شده در حالت مذاب بالا بوده و با افزایش فشار اعمالی بر روی دوغاب نیمه جامد، کمی افزایش می-یابد. اندازه ذرات جامد اولیه و فاکتور شکل آنها با کاهش دمای ریخته گری، افزایش یافته ولی اختلاف آنها در کسر جامدهای بالا زیاد نیست. مشاهده شد که درصد ذرات جامد اولیه در نیمه پایینی نمونه ها بدلیل جدایش مذاب، بیشتر از نیمه بالایی آنها است. این پدیده در کسر جامدهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته و مدلی برای نحوه رخداد این پدیده ارایه شد. همچنین عیوب حجمی ساختاری مشاهده شده در نمونه های ریخته شده در حالت مذاب، در نمونه های نیمه جامد به میزان زیادی کاهش یافت. نتایج نشان داد که سختی و استحکام کششی نمونه های ریخته شده در دماهای مختلف و تحت فشار اعمالی پایین، تحت تاثیر کسر جامد اولیه و جدایش مذاب بوده و با کاهش دما، عموما" کاهش می یابد. استحکام کششی نمونه های ریخته شده در دمای c 590 با افزایش فشار، افزایش یافت بطوریکه بیشترین استحکام کششی در بیشترین فشار اعمالی (mpa 70) بدست آمد. در کل، نتیجه گیری شد که ریخته-گری در کسر جامدهای پایین (حدود 25-20 درصد) بدلیل کیفیت سطحی خوب، جدایش مذاب کمتر و خواص مکانیکی بهتر، از ریخته گری در کسر جامدهای بالا مناسب تر است.

پارگی گرم یکی از عیوب متداول در آلیاژهای ریختگی با دامنه انجماد بالا است که در ناحیه نیمه جامد آلیاژ در حال انجماد رخ می دهد. تعیین استعداد به پارگی گرم در آلیاژهای ریختگی و عوامل موثر بر آن، از جمله زمینه های همواره مطرح در تحقیقات ریخته گری بحساب می آید. در تحقیق حاضر روشی جهت ارزیابی استعداد به پارگی گرم در آلیاژهای ریختگی ارائه شده است که شامل دو بخش طراحی و ساخت دستگاهی جهت اندازه گیری پارامترهای فیزیکی و مکانیکی و ارائه یک معیار جدید تحت عنوان nnc می باشد که از دو بخش مکانیکی و متالورژیکی تشکیل شده است. اعتبار سنجی این معیار با استفاده از آلیاژ آلومینیوم a206 که بسیار مستعد به پارگی گرم است و با تغییر پارامترهای ریخته گری شامل مقدار فوق گداز به همراه جوانه زا و بدون جوانه زا، تغییر درصد ماده جوانه زا ، تغییر درصد مس و عملیات گاززدائی، انجام گرفت. نتایج بدست آمده در این آزمایشات، توسط معیارهای nnc، نرخ افزایش نیرو و دیویس آنالیز شده و صحت هر یک از آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که معیار ارائه شده از دقت بالاتری نسبت به معیارهای مشابه برخوردار است و به دلیل بررسی همزمان پارامترهای متالورژیکی و مکانیکی، تاثیر همزمان چندین پارامتر را بخوبی می تواند پیش بینی کند. همچنین نتایج آزمایشات نشان داد که با افزایش دمای فوق گداز استعداد به پارگی گرم آلیاژ a206 افزایش می یابد. افزودن جوانه زا در فوق گدازهای بالا اگرچه نتوانست ساختارها را ریز کند اما با تغییر در مورفولوژِی دانه ها استعداد به پارگی گرم را کاهش داد. درصد بهینه ماده جوانه زا برای کاهش استعداد به پارگی گرم، 1% تشخیص داده شد. افزایش درصد مس از 45/4 تا 1/5 استعداد به پارگی گرم را کاهش داد. گاز زدایی نیز به دلیل افزایش انقباض و کاهش تغذیه رسانی باعث افزایش استعداد به پارگی گردید.

تشخیص علت شکست مواد و میکرومکانیزم های حاکم بر آن، نقش قابل توجهی در توسعه مواد جدید و افزایش استحکام و مقاومت به شکست آن ها ایفا می کند. در تحقیق حاضر شکست نرم در فولادهای دوفازی استحکام بالا در مراحل مختلف ایجاد، رشد و به هم پیوستن حفره ها و ترک ها، مشخصهیابی و شناسایی شده است. این بررسی ها با انجام آزمون کشش، مقطع زدن و بررسی دقیق ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی در نمونه های ورق از فولاد dp780 با دو شکل هندسی بدون شیار و شیاردار، انجام گرفت. نمونه های تغییر شکل یافته از فولادهای دو فازی مذکور با سیستم ebsd مورد مطالعه و بررسی ریزساختاری قرار گرفتند. نتایج نشان داد که جوانه زنی حفره ها در این فولادها مستقل از تاثیر شیار عمدتا بر اساس دو مکانیزم گسستگی فصل مشترک بین فاز سخت ثانویه و فاز نرم زمینه و کشیده شدن و گلویی شدن دانه های مارتنزیت و ایجاد ترک و حفره در ناحیه گلویی شده، واقع می شود. بررسی های ebsd نشان داد که در فولادهای دو فازی با افزایش کرنش، عدم تطابق بین فریت و مارتنزیت زیاد تغییر نمی کند ولی عدم تطابق در فصل مشترک دو دانه فریت حاوی ذرات مارتنزیت نزدیک به هم بسیار افزایش می یابد. لذا شرایط برای ایجاد حفره در این مکان ها بسیار مساعد خواهد بود که این مساله با مشاهدات آزمایشگاهی تایید شد. از طرف دیگر مشاهده شد که بعلت بالاتر بودن غیر یکنواختی کرنش در دانه های بزرگ تر نسبت به دانه های کوچک تر، حفره ها ابتدا در مرز دانه های فریت درشت تر جوانه می زنند. به علاوه مشاهده شد که سینتیک رشد حفره در نمونه بدون شیار به طور قابل توجهی بیشتر از نمونه شیاردار است. این رفتار به کاهش بیشتر مقدار تنش سه محوری در وسط ناحیه گلویی در نمونه شیاردار در مقایسه با ناحیه بدون شیار نسبت داده شد. مشاهدات تجربی به عمل آمده نشان داد که علیرغم افت تنش سه محوری در ناحیه گلویی شده نمونه شیاردار، افزایش شدید کرنش موضعی در این ناحیه عامل غالب بوده و افزایش شدید دانسیته حفره ها را به همراه داشته است. این امر موجب افزایش احتمال اتصال حفره ها و کاهش کرنش شکست نهایی شده است. در بررسی سینتیک رشد حفره ها مشاهده شد که مدل های بر پایه مدل rice&treacey نمی توانند پیش بینی خوبی را برای رفتار فولاد دوفازی ارائه کنند، زیرا این مدل ها برای ساختار تک فازی توسعه داده شده اند. در عمل بررسی های انجام شده نشان داد که رشد حفره ها در ساختار دوفازی فریت-مارتنزیت شدیدتر از ساختار تک فازی است. بررسی دقیق مورفولوژی حفره ها همراه با آنالیز سطح شکست، نشان داد که در نمونه بدون شیار که تغییرات کرنشی یکنواختی را تا زمان شکست متحمل شده است، مکانیزم نهایی اتصال حفره ها عبارت از اتصال جانبی و برشی حفره های رشد کرده، است. این در حالی است که در نمونه شیاردار، اتصال حفره ها بواسطه پدیده اتصال ورقه ای حفره ها انجام می شود. با بررسی مدل های موجود نشان داده شد که شرایط بحرانی اتصال حفره ها در فولاد مذکور مستقل از اثر شیار، با معیار معرفی شده توسط brwon & embury تطابق بسیار خوبی دارد. در نهایت با بررسی دقیق رفتار شکست، ساختار مطلوب که مقاومت به آسیب بالاتری را دارا باشد، به صورت ساختاری دو فازی حاوی ذرات سخت و ریز ثانویه در زمینه فریتی دانه ریز که حاوی مقداری عناصر آلیاژی استحکام بخش باشد، پیشنهاد شد. بر اساس این نتایج فولادی دوفازی و فوق ریز دانه تولید گردید که خواص مطلوب را از نظر شکست و آسیب از خود نشان داد. استحکام کششی این فولاد با استحکام فولاد دو فازی dp980 که از جمله مستحکم ترین فولادهای دوفازی تجاری موجود است، قابل مقایسه است. از طرف دیگر انعطاف پذیری کل و یکنواخت این آلیاژ به ترتیب در حدود 12 و 36 درصد بیشتر از فولاد dp980 است که نشان از قابلیت بالای شکل دهی این ماده دارد.

عملیات آلتراسونیک یکی از روشهای دینامیکی می باشد که به منظور بهبود و اصلاح ساختار انجمادی و خواص آلیاژهای ریختگی مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق به منظور بررسی تأثیر توان آلتراسونیک بر ساختار و خواص آلیاژ az91، مذاب آلیاژ az91 تحت محافظت پوشش فلاکس magrexدر دمای ?c700 آماده شد و به مدت 5 دقیقه در این دما تحت عملیات آلتراسونیک با توانهای مختلف قرار گرفته و سپس در دمای حدود ?c685 در قالبهای استوانه ای از جنس ماسه co2 ریخته گری شد. همچنین به منظور بررسی تأثیر زمان عملیات آلتراسونیک، عملیات با توان ثابت در دمای ?c700 و به مدت زمانهای صفر، 2 و 5 دقیقه بر روی مذاب انجام شد و مذاب درون قالبهای ماسه co2 ریخته گری شد. به منظور بررسی تأثیر عملیات آلتراسونیک تا کسر جامدهای مختلف، مذاب به دمای ?c 605 که حدود 7 درجه بالای دمای لیکوئیدوس می باشد، رسانده شده و از این دما تحت عملیات آلتراسونیک قرار گرفت. سپس مذاب تحت عملیات آلتراسونیک تدریجاً تا کسر جامدهای مورد نظر در منطقه نیمه جامد سرد شده و در آب کوئنچ گردید. آزمایشات مشابهی نیز بدون اعمال آلتراسونیک به منظور مقایسه در هر یک از حالتها انجام شد. بررسی ساختار و خواص نمونه ها نشان داد که با افزایش توان و زمان عملیات آلتراسونیک اعمالی بر مذاب، اندازه دندریتهای ?-mg و همچنین ابعاد ذرات فازهای میانی موجود در ساختار شامل فازهای mg2si، mnfeal(si) و mg17al12 کاهش و میزان کرویت آنها افزایش پیدا می کند. استحکام کششی و درصد ازدیاد طول آلیاژ با افزایش توان و زمان عملیات آلتراسونیک افزایش می یابد. به طور مثال با افزایش توان عملیات آلتراسونیک، استحکام کششی از حدود mpa94 در حالت بدون عملیات آلتراسونیک به حدود mpa165 در توان 60% و درصد ازدیاد طول از 4/2% به 5% افزایش یافت. در اثر اعمال آلتراسونیک تا کسر جامدهای مختلف، مشاهده شد که در همه دماها اندازه دانه های?-mg و ابعاد فازهای میانی موجود نسبت به حالت بدون عملیات آلتراسونیک کاهش وکرویت آنها افزایش می یابد. با افزایش دمای ریخته گری تحت عملیات آلتراسونیک در منطقه نیمه جامد، میانگین طول و ضخامت فاز mg17al12، چه در منطقه کوئنچ و چه در بین دانه های ?-mg اولیه کاهش پیدا می کند. ولی با افزایش دمای ریخته گری بدون عملیات آلتراسونیک در منطقه نیمه جامد، میانگین طول و ضخامت فاز mg17al12، در منطقه کوئنچ افزایش و در بین دانه های ?-mg اولیه کاهش پیدا می کند. استحکام کششی و سختی در اثر اعمال عملیات آلتراسونیک در دماهای مختلف در منطقه نیمه جامد افزایش می یابد اما تأثیر عملیات آلتراسونیک بر درصد ازدیاد طول و انرژی ضربه چندان چشمگیر نیست. در مقایسه بین دماهای مختلف در منطقه نیمه جامد در دو حالت با و بدون عملیات آلتراسونیک، دیده می شود که در مجموع اعمال عملیات آلتراسونیک در دماهای بالا تأثیر گذاری بهتری بر خواص و ساختار آلیاژ داشته است.

الیاف کربن به دلیل دارا بودن ویژگی های منحصربه فرد، به عنوان گزینه مناسبی برای تقویت کامپوزیت های زمینه فلزی به شمار می-روند. در این پژوهش کامپوزیت ریختگی زمینه آلیاژ آلومینیم a413، تقویت شده با الیاف کوتاه کربن، با استفاده از ترکیبی از فرایند ریخته گری گردابی وکوبشی تولید شد. در ادامه تاثیر اعمال فشار، درصد حجمی الیاف و پوشش الیاف بر چگالی و تخلخل، توزیع تقویت کننده، خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی و خواص سایشی کامپوزیت های تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور پوشش دهی الیاف کربن، از روش الکترولس نیکل-فسفر استفاده و تاثیر افزودن غلظت های مختلف سورفکتانت pva به حمام الکترولس، بر یکنواختی پوشش اعمالی بر الیاف کربن بررسی گردید. غلظت بهینه pva در حمام g/lit 0/5 تشخیص داده شد. اعمال فشار بر مذاب، باعث افزایش چگالی نمونه ها و کاهش تخلخل آنها می شود. همچنین با افزایش درصد الیاف کربنی به ساختار، چگالی نمونه ها کاهش و تخلخل آنها افزایش یافت. پوشش دادن الیاف کربن منجربه افزایش چگالی و کاهش درصد تخلخل شد. نتایج به دست آمده حاکی از توزیع عمدتاً دسته ای الیاف در ساختار برای کامپوزیت های تقویت شده با الیاف بدون پوشش است که عدم اعمال فشار بر مذاب منجر به عدم نفوذ و اعمال فشار باعث نفوذ مذاب در بین دسته های الیاف می شود. استفاده از الیاف پوشش داده شده به همراه اعمال فشار بر مذاب در فرایند ریخته گری منجر به دستیابی به توزیع یکنواخت الیاف در زمینه می گردد. در کامپوزیت های تقویت شده با الیاف بدون پوشش و بدون فشار، با افزایش درصد تقویت کننده، افت خواص مکانیکی و خواص سطحی مشاهده شد. نتایج نشان می-دهد، در کامپوزیت های تولید شده تحت شرایط اعمال فشار بر مذاب و الیاف بدون پوشش تا 2درصد حجمی الیاف، خواص مکانیکی بهبود یافته و با افزودن 3 درصد افت خواص رخ می دهد. در حالی که در کامپوزیت تقویت شده با 3 درصد حجمی الیاف دارای پوشش و منجمدشده همراه با اعمال فشار، استحکام بیش از دو برابر و سختی نزدیک به دو برابر نسبت به نمونه غیرکامپوزیتی منجمد شده بدون اعمال فشار افزایش یافت. نتایج حاصل از آزمون سایش نشان از افت خواص سایشی در شرایط بدون فشار و بهبود خواص سایشی در حضور الیاف کربنی و تحت فشار دارد. نتایج اندازه گیری مقاومت الکتریکی نمونه ها نشان دهنده کاهش رسانایی الکتریکی نمونه های کامپوزیتی نسبت به نمونه های مشابه غیرکامپوزیتی است.

الیاف کربن به دلیل دارا بودن ویژگی¬های منحصربه¬فرد، به عنوان گزینه مناسبی برای تقویت کامپوزیت¬های زمینه فلزی به شمار می-روند. در این پژوهش کامپوزیت ریختگی زمینه آلیاژ آلومینیم a413، تقویت شده با الیاف کوتاه کربن، با استفاده از ترکیبی از فرایند ریخته¬گری گردابی وکوبشی تولید شد. در ادامه تاثیر اعمال فشار، درصد حجمی الیاف و پوشش الیاف بر چگالی و تخلخل، توزیع تقویت¬کننده، خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی و خواص سایشی کامپوزیت¬های تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور پوشش¬دهی الیاف کربن، از روش الکترولس نیکل-فسفر استفاده و تاثیر افزودن غلظت¬های مختلف سورفکتانت pva به حمام الکترولس، بر یکنواختی پوشش اعمالی بر الیاف کربن بررسی گردید. غلظت بهینه pva در حمام g/lit 5/0 تشخیص داده شد. اعمال فشار بر مذاب، باعث افزایش چگالی نمونه¬ها و کاهش تخلخل آنها می¬شود. همچنین با افزایش درصد الیاف کربنی به ساختار، چگالی نمونه¬ها کاهش و تخلخل آنها افزایش یافت. پوشش دادن الیاف کربن منجربه افزایش چگالی و کاهش درصد تخلخل شد. نتایج به دست آمده حاکی از توزیع عمدتاً دسته¬ای الیاف در ساختار برای کامپوزیت¬های تقویت¬شده با الیاف بدون پوشش است که عدم اعمال فشار بر مذاب منجر¬به عدم نفوذ و اعمال فشار باعث نفوذ مذاب در بین دسته¬های الیاف می¬شود. استفاده از الیاف پوشش¬داده شده به همراه اعمال فشار بر مذاب در فرایند ریخته¬گری منجر به دستیابی به توزیع یکنواخت الیاف در زمینه می¬گردد. در کامپوزیت¬های تقویت شده با الیاف بدون پوشش و بدون فشار، با افزایش درصد تقویت¬کننده، افت خواص مکانیکی و خواص سطحی مشاهده شد. نتایج نشان می-دهد، در کامپوزیت¬های تولید شده تحت شرایط اعمال فشار بر مذاب و الیاف بدون پوشش تا 2درصد حجمی الیاف، خواص مکانیکی بهبود یافته و با افزودن 3 درصد افت خواص رخ می¬دهد. در حالی¬که در کامپوزیت تقویت شده با 3 درصد حجمی الیاف دارای پوشش و منجمدشده همراه با اعمال فشار، استحکام بیش از دو برابر و سختی نزدیک به دو برابر نسبت به نمونه غیرکامپوزیتی منجمد شده بدون اعمال فشار افزایش یافت. نتایج حاصل از آزمون سایش نشان از افت خواص سایشی در شرایط بدون فشار و بهبود خواص سایشی در حضور الیاف کربنی و تحت فشار دارد. نتایج اندازه¬گیری مقاومت الکتریکی نمونه¬ها نشان¬دهنده کاهش رسانایی الکتریکی نمونه¬های کامپوزیتی نسبت به نمونه¬های مشابه غیرکامپوزیتی است.

در این پژوهش خواص مکانیکی و ریزساختاری کامپوزیت های زمینه آلومینیوم 2024 تقویت شده با الیاف کوتاه کربن با قطر 7 میکرون و نسبت ابعادی حدود 700 در حالت بدون پوشش و با پوشش نیکل – فسفر بررسی شد. به منظور جلوگیری از انجام واکنش های شیمیایی مضر بین الیاف کربن و آلیاژ زمینه و نیز افزایش قابلیت ترشوندگی الیاف توسط مذاب، از فرایند پوشش کاری الکترولس نیکل – فسفر استفاده گردید. از روش ریخته گری گردابی برای توزیع یکنواخت الیاف کربن در زمینه آلیاژ آلومینیومی استفاده شده، مذاب آلومینیوم و الیاف کوتاه کربن پس از اختلاط به سرعت درون قالب فلزی پیشگرم شده ریخته گری شد. سپس تاثیر ماده تقویت کننده با درصدهای 0 ، 5/0، 75/0،1، 25/1 و پوشش¬دهی به روش الکترولس بر خواص مکانیکی نمونه¬ها بررسی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش درصد الیاف کربن استحکام کششی، خمشی و مقاومت به سایش نمونه¬ها افزایش و ضریب اصطکاک آنها کاهش پیدا کرد. استحکام کششی و خمشی نمونه¬ها از 115 و 178 مگاپاسگال برای نمونه غیر کامپوزیتی به ترتیب به 228 و 455 مگاپاسگال برای نمونه¬ی با 25/1% الیاف کربنی پوشش داده نشده و 257 و 539 مگاپاسگال برای نمونه¬ی با 25/1% الیاف کربنی پوشش داده شده رسید.

در این پژوهش خواص مکانیکی و ریزساختاری کامپوزیت های زمینه آلومینیوم 2024 تقویت شده با الیاف کوتاه کربن با قطر 7 میکرون و نسبت ابعادی حدود 700 در حالت بدون پوشش و با پوشش نیکل – فسفر بررسی شد. به منظور جلوگیری از انجام واکنش های شیمیایی مضر بین الیاف کربن و آلیاژ زمینه و نیز افزایش قابلیت ترشوندگی الیاف توسط مذاب، از فرایند پوشش کاری الکترولس نیکل – فسفر استفاده گردید. از روش ریخته گری گردابی برای توزیع یکنواخت الیاف کربن در زمینه آلیاژ آلومینیومی استفاده شده، مذاب آلومینیوم و الیاف کوتاه کربن پس از اختلاط به سرعت درون قالب فلزی پیشگرم شده ریخته گری شد. سپس تاثیر ماده تقویت کننده با درصدهای 0 ، 5/0، 75/0،1، 25/1 و پوشش دهی به روش الکترولس بر خواص مکانیکی نمونه ها بررسی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش درصد الیاف کربن استحکام کششی، خمشی و مقاومت به سایش نمونه ها افزایش و ضریب اصطکاک آنها کاهش پیدا کرد. استحکام کششی و خمشی نمونه ها از 115 و 178 مگاپاسگال برای نمونه غیر کامپوزیتی به ترتیب به 228 و 455 مگاپاسگال برای نمونه ی با 25/1% الیاف کربنی پوشش داده نشده و 257 و 539 مگاپاسگال برای نمونه ی با 25/1% الیاف کربنی پوشش داده شده رسید.

در این تحقیق به بررسی کامپوزیت سازی سطح آلیاژ منیزیم az31b با پرکننده های نانولوله کربنی، نانو ذرات آلومینا، گرافن و گرافیت به روش اصطکاکی - اغتشاشی (fsp) پرداخته شد. پارامترهای مورد بررسی عبارت بودند از سرعت چرخش (rpm 1500-550)، سرعت پیشروی (mm/min 44-12)، تعداد پاس ها (4-1)، نوع تقویت کننده (نانو لوله کربنی، گرافن، گرافیت، نانوآلومینا و مخلوط هیبریدی) و کسر وزنی تقویت کننده (% 4-0). از آزمایش ریزسختی سنجی، متالوگرافی نوری، میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی، طیف سنجی تفرق انرژی، آزمایش کشش، آزمایش سوراخ کردن برشی، آنالیز پراش اشعه ایکس و سایش پین بر روی دیسک خشک برای مشخصه یابی نمونه های تولیدی استفاده شد. این تحقیق در چهار فاز مجزا انجام شد. در فاز اول به بررسی پارامترهای fsp و بهینه سازی آنها و سپس به مشخص کردن محدوده مناسب درصد وزنی cnt برای مرحله بعدی پرداخته شد. جواب مورد بررسی در این مرحله سختی ناگت بود. در فاز دوم از روش طراحی آزمایش سطح پاسخ استفاده شد و محدوده های مورد بررسی محدودتر شدند تا بهینه سازی به طور دقیق تری انجام شود. مدل سازی بر اساس دو پاسخ سختی ناگت و کاهش وزن ناگت در آزمایش سایش انجام شد. جدول آنالیز واریانس برای هر دو پاسخ رسم و آزمایش تاییدیه انجام شد. نتایج بهینه سازی شرایط mm/min 24، rpm 660، 4% وزنی cnt و 3 پاس را به عنوان شرایط بهینه با سختی ناگت حدود 85 ویکرز و کاهش وزنmg 2/10 معرفی کردند. مدل های ارائه شده به خوبی نتایج را پیش بینی کردند و نتایج واقعی با پیش بینی ها بسیار نزدیک بود. هر دو مدل غیرخطی و انحنا دار بودند. در فاز سوم با ثابت نگه داشتن سایر پارامتر ها، به تغییر نوع پرکننده پرداخته شد و از چهار پرکننده (نانو لوله کربنی، گرافن، نانو ذره آلومینا، گرافیت ذره ای) و دو حالت هیبریدی (از نانو لوله کربنی و نانوآلومینا) استفاده شد. نتایج نشان داد که خواص سختی و سایشی نمونه نانو لوله کربنی دار با نمونه هیبریدی نانو لوله کربنی/نانو آلومینا (نسبت وزنی 2:1) تقریباً مشابه است. در فاز چهارم به مشخصه یابی نمونه های فاز سوم پرداخته شد. در ادامه پروفیل سختی نمونه بهینه (حاصل از فاز سوم) ارائه شد. تصاویر متالوگرافی حاکی از ریزدانگی شدید نمونه بهینه و اندازه دانه در نمونه بهینه در حدود 2 میکرون بود. مکانیزم های سایش در نمونه بهینه ترکیبی از سایش اکسنده، چسبنده و خراشان تشخیص داده شد. سطوح شکست نمونه کشش حکایت از ریزدانگی شدید و توزیع مناسب ذرات در زمینه داشت و حالت کلی شکست نرم بود. آزمایش سوراخ کردن برشی افزایش حدود 20% مقاومت به برش و 10% کاهش ازدیاد طول را نشان داد. استحکام نهایی کششی در منطقه ناگت در حدود mpa 255 در مقایسه با mpa 215 نمونه خام بود. آنالیز تفرق اشعه ایکس تشکیل فاز جدیدی را نشان نداد.

نیاز به موادی با استحکام و مدول الاستیک بالا و وزن پایین، منجر به توسعه کامپوزیت های زمینه فلزی شده است. از جمله روش‏های مناسب برای تولید کامپوزیت‏های زمینه فلزی روش درجا می‏باشد که در این روش ذرات ریز و پایدار تقویت‏کننده به طور یکنواخت در زمینه توزیع می‏شوند. از مزایای این روش می‏توان به پایداری ترمودینامیکی بالای ذرات تقویت‏کننده، پیوند مستحکم ذرات با زمینه، ابعاد ریزتر ذرات و توزیع بهتر ذرات تقویت‏کننده در زمینه اشاه نمود. یک روش نوین برای ساخت کامپوزیت‏های زمینه فلزی درجا، استفاده از پیرولیز مواد آلی در مذاب زمینه می‏باشد. در این روش ذرات تقویت‏کننده به صورت درجا از پیرولیز یک ماده آلی درون مذاب تولید می‏شوند. در این پژوهش کامپوزیت al/siacbncod با استفاده از فرایند ریخته‏گری گردابی و از طریق پیرولیز تترا اتیل ‏ارتو سیلیکات در مذاب ساخته شد. در مرحله اول در تترا اتیل ارتو سیلیکات مایع به روش سل – ژل پیوند عرضی ایجاد گردید و ماده آلی به پودر جامد سفید رنگی تبدیل شد. سپس پودر حاصل به مذاب افزوده شد تا ذرات تقویت‏کننده از جنس si، c، n وo از طریق پیرولیز تترا اتیل ارتو سیلیکات پیوند عرضی شده به صورت درجا درون مذاب تولید شود. در ادامه ویژگی‏های تترا اتیل ‏ارتو سیلیکات قبل و بعد از پیوند عرضی و همچنین تاثیر افزودن تترا اتیل ارتو سیلیکات در درصدهای وزنی مختلف بر خصوصیات ساختاری و مکانیکی کامپوزیت‏های تولیدی بررسی شد. بررسی‏های ساختاری نشان از توزیع یکنواخت و تقریبا ریز دانه ذرات تقویت‏کننده در ساختار دارد. نتایج حاصل از آزمون‏های مکانیکی حاکی از افزایش 53 درصدی استحکام تسلیم و افزایش 21 درصدی استحکام نهایی در نمونه حاوی 2 درصد وزنی تترا اتیل ارتو سیلیکات نسبت به نمونه شاهد می‏باشد. این درحالی است که ازدیاد طول نمونه حاوی 2 درصد وزنی تترا اتیل ارتو سیلیکات 19 درصد کاهش یافته است. همچنین استحکام برشی و خمشی به ترتیب 21 و 43 درصد افزایش یافته است.