ساخت و مشخصه یابی کامپوزیت ریختگی زمینه آلومینیومی تقویت شده با الیاف فولادی

امروزه به دلیل خواص مطلوب، استفاده از کامپوزیت ها در حال فزونی می باشد. کامپوزیت های زمینه فلزی که از پرکاربردترین انواع کامپوزیت ها می باشند نیز از این قاعده مستثنی نیستند. در این پژوهش خواص فیزیکی، مکانیکی و ریز ساختاری کامپوزیت های با زمینه آلومینیوم خالص و حاوی الیاف استحکام دهنده ی کوتاه فولادی بدون پوشش و یا با پوشش نیکل- فسفر و کامپوزیت های با زمینه ی al-4.5%cu و با الیاف تقویت کننده ی فولادی پوشش کاری شده با پوشش نیکل- فسفر مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور جلوگیری از انجام واکنش های شیمیایی مضر بین الیاف فولادی و زمینه آلومینیومی و نیز افزایش قابلیت ترشوندگی الیاف توسط مذاب، با استفاده از فرایند پوشش کاری الکترولس که ضخامت یکنواخت پوشش حاصله در تمام سطوح از مزایای آن است، بر روی الیاف، پوشش نیکل- فسفراعمال شد. سپس با استفاده از روش ریخته گری گردابی که در آن با استفاده از هم زدن مذاب توسط یک پروانه معمولا گرافیتی، الیاف در زمینه توزیع می گردند، کامپوزیت های آلومینیوم- فولاد با درصدهای وزنی مختلف از الیاف فولادی در یک قالب فلزی از جنس فولاد ساده کربنی تهیه شد. قالب فلزی پیش از ریخته گری تا دمای 500 درجه سانتیگراد پیش گرم شده بود تا مذاب بتواند تمام آن را پر نماید. برای تهیه ی ذوب از یک کوره ی مقاومتی مخصوص استفاده شد و دمای مذاب نیز در حین فرایند هم زدن 710 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده بود. در کامپوزیت های با زمینه ی آلومینیوم خالص تجارتی، خواص فیزیکی، خواص مکانیکی و ساختار میکروسکوپی نمونه های تهیه شده از کامپوزیت های حاوی 3، 6 و 9 درصد وزنی الیاف فولادی بدون پوشش و یا پوششکاری شده، در مقایسه با آلومینیوم خالص تجارتی بررسی گردید. در کامپوزیت های با زمینه ی al-4.5%cu و محتوی همان درصد وزنی الیاف فولادی پوشش کاری شده، این خواص با آلیاژ al-4.5%cu مقایسه شدند. بر طبق نتایج به دست آمده، در کامپوزیت های با زمینه ی آلومینیوم خالص تجارتی و حاوی الیاف استحکام دهنده ی فولادی پوشش کاری شده، با افزایش درصد وزنی الیاف فولادی، دانسیته افزایش یافته و انعطاف پذیری کاهش می یابد و سختی کامپوزیت با 9 درصد وزنی الیاف فولادی، اندکی بیش از 5/2 برابر سختی آلومینیوم خالص تجارتی می باشد. استحکام این کامپوزیت ها نیز در 6 درصد وزنی الیاف فولادی، به بیشترین مقدار خود می رسد و سپس دوباره کاهش می یابد. توزیع الیاف در زمینه نیز در این کامپوزیت ها تا حدود بسیار زیادی یکنواخت می باشد. در کامپوزیت های با زمینه ی آلومینیوم خالص و با الیاف تقویت کننده ی فولادی بدون پوشش، خواص فیزیکی و مکانیکی بینابین آلومینیوم خالص و کامپوزیت های با الیاف تقویت کننده ی فولادی پوشش کاری شده می باشد و توزیع الیاف در زمینه نیز غیر یکنواخت می باشد. در کامپوزیت های با زمینه ی al-4.5cu نیز خواص مکانیکی به جای بهبود دچار تنزل می شوند. از نتایج این پژوهش چنان بر می آید که درکاربردهایی که سختی، استحکام یا مقاومت به سایش بالا مد نظر باشد، استفاده از کامپوزیت ها ی با زمینه ی آلومینیوم خالص و حاوی درصد وزنی مناسب الیاف فولادی پوشش کاری شده با پوشش نیکل- فسفر، منطقی و دارای توجیه اقتصادی خواهد بود.