تولید کامپوزیت زمینه منیزیمی با استفاده از روش ریخته گری نفوذی به درون فوم سرامیکی

در سال های اخیر کامپوزیت های زمینه منیزیمی بدلیل دارا بودن چگالی کم و استحکام ویژه بالا کاربرد گسترده ای در صنایع اتومبیل و هوافضا پیدا کرده اند. یکی از روش های جدید برای ساخت مواد کامپوزیتی زمینه منیزیمی روش نفوذدهی مذاب به درون فوم های سرامیکی می باشد. در این تحقیق، تولید کامپوزیت زمینه منیزیمی az91- al2o3 با روش ریخته گری نفوذی فشاری مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور مذاب آلیاژ az91 تحت محافظت پوشش فلاکس magrex و با استفاده از کوره شعله ای آماده شد و سپس درون قالب پیش گرم شده در دمای ?c 250 و حاوی فوم آلومینایی پیش گرم شده در رنج دمایی ?c 800- 750 ریخته گری شد. به منظور بررسی دمای فوق ذوب مذاب بر ریزساختار و خواص مکانیکی دمای مذاب ?c 790- 700 در نظر گرفته شد. سپس با استفاده از پرس، فشارهای mpa 50، 75 و 100 و به مدت 1 دقیقه روی مذاب اعمال شد تا انجماد کامل شود. آزمایشات مشابهی نیز بدون اعمال فشار بر مذاب، به منظور مقایسه در هر یک از حالتها انجام شد. نتایج نشان داد که انجماد تحت فشار درصد تخلخل را به میزان % 60 نسبت به ریخته گری ثقلی (تحت بار mpa 0) کاهش داد. با نفوذ دادن مذاب به فوم سرامیکی استحکام فشاری کامپوزیت نسبت به آلیاژ زمینه کاهش یافت که علت این امر تشکیل فاز mgal2o4 غیر یکنواخت و ناهمگن در فصل مشترک (ناشی از واکنش مذاب و آلومینا) و تنش های حرارتی پس ماند فشاری در فصل مشترک (به علت تفاوت ضرایب انبساط حرارتی آلیاژ زمینه و تقویت-کننده ی سرامیکی) تشخیص داده شد. با افزایش دمای آزمون فشار (?c 300)، به علت بزرگ شدن اندازه دانه ها و سیلان آلیاژ در دمای مذکور استحکام آلیاژ بدون تقویت کننده به 20% استحکام فشاری در دمای اتاق کاهش یافت. این درحالی است که انعطاف پذیری افزایش چندانی نیافت (حدود 23%). همچنین به علت آزاد شدن تنش های حرارتی، استحکام کامپوزیت کاهش چشمگیری نسبت به استحکام دمای اتاق پیدا نکرد. با افزایش فشار اعمالی بر مذاب (از mpa 0 تا mpa 100)، به علت کاهش اندازه دانه زمینه و اتصال بهتر آلیاژ و آلومینا استحکام و داکتیلیتی نمونه ها افزایش یافت. همچنین با افزایش دمای ریخته گری استحکام و انعطاف پذیری آلیاژ زمینه و کامپوزیت افزایش پیدا کرد (در حدود 17%). بعلاوه در کامپوزیت مذکور کاهش وزن در اثر سایش نسبت به آلیاژ زمینه کاهش چشمگیری یافت (حدود % 53) که علت این امر می تواند ناشی از سختی ذاتی بالاتر آلومینا باشد. همچنین با اعمال فشار بر مذاب در حین انجماد به علت کاهش اندازه دانه و کاهش قابل ملاحظه تخلخل، نرخ سایش به مراتب کمتر از حالت مشابه ریخته-گری ثقلی شد. سایش چسبان مکانیزم غالب برای آلیاژ (بدون تقویت کننده) و سایش خراشان و تورقی مکانیزم های غالب برای کامپوزیت تشخیص داده شد.