بررسی اثر عناصر بهساز و سرعت انجماد بر مورفولوژی و خواص مکانیکی کامپوزیت ریختگی mg-mg2si تولید شده به روش درجای غیر واکنشگر

آلیاژ هایپریوتکتیک منیزیم- 5% سیلیسیم به دلیل تولید ذرات mg2si در حین فرایند انجماد که نقشی مشابه تقویت کننده را ایفا می-کنند، درگروه کامپوزیت های غیر واکنشگر درجا طبقه بندی می شود. با وجود برخی ویژگی های مطلوب، تشکیل دندریت های درشت و خشن mg2si تحت شرایط معمول ریخته گری، منجر به کاهش خواص مکانیکی از جمله استحکام و چقرمگی محصول شده و کاربرد آن را با محدودیت مواجه ساخته است. بر این مبنا در این پژوهش بهسازی ریز ساختار کامپوزیت درجای mg/mg2si به روش های شیمیایی، تبریدی و ترکیبی از روش های شیمیایی- تبریدی و همچنین تأثیر بهسازی بر مورفولوژی، خواص مکانیکی و سایشی کامپوزیت مذکور مورد مطالعه قرار گرفت. تولید نمون? بهسازی نشده با استفاده از شمش منیزیم خالص تجاری و پودر سیلیسیم، درون کور? الکتریکی مقاومتی و تحت اتمسفر محافظ آرگون انجام شده و در ادامه نمونه های بهسازی شده به صورت مشابه و یا اضافه کردن مقادیر مختلف از دو عنصر بیسموت و روی (0.5– 1.5% وزنی) به مذاب، تولید شدند. تأثیر مقدار هر یک از عناصر بهساز به وسیل? مشاهد? ریز ساختار توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی، آنالیز شیمیایی eds و پراش پرتو ایکس مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج آنالیز تصویری حاکی از کاهش انداز? متوسط ذرات mg2si اولیه از بیش از 100 میکرومتر به حدود 20 میکرومتر، تغییر مورفولوژی اکثریت ذرات تقویت کننده از دندریتی به چندوجهی و همچنین توزیع پراکند? آن ها در زمینه به همراه کاهش تجمع در نمونه های حاوی 1% از عناصر بیسموت و روی بود. افزودن بهساز به مقادیر بیش از 1% منجر به پدید? پیچیده و تا حدودی ناشناخت? فرابهسازی که در آلیاژهای آلومینیمی و منیزیمی متداول است شده و با افزایش تعداد ذرات mg2si با مورفولوژی دندریتی و انداز? متوسط آن ها، از تأثیر عنصر بهساز کاسته است. بررسی تأثیر افزایش سرعت سرمایش بر ریزساختار کامپوزیت فوق با استفاده از یک سیستم انجماد جهت دار انجام شد. به منظور بررسی ریزساختار، از هر یک از نمونه هایmg/mg2si ، mg/mg2si +1%biو mg/mg2si +1% znکه به صورت جهت دار ریخته گری شدند، چهار دیسک در راستای طولی شمش ها و با فاصله های مختلف از مبرد تهیه شد. نتایج بررسی ها نشان دهند? تأثیر تقریباً مشابه افزایش سرعت سرمایش با اعمال بهسازی شیمیایی بود. در مقاطع نزدیک به مبرد در نمونه های حاوی 1% بیسموت و 1% روی افزایش سرعت سرمایش به نحو مطلوبی بهسازی شیمیایی را تحت تأثیر قرار داد و نتایج بهتری را حاصل نمود اما چنین اثری در مقاطع بالای شمش که سرعت سرمایش کمتری داشتند، مشاهده نشد. این امر به اثر تضعیف کنند? کاهش سرعت سرمایش بر مکانیزم بهسازی شیمیایی و یا ته نشین شدن عناصر بهساز که دارای چگالی بالایی هستند نسبت داده شد. بررسی سختی، مقاومت به سایش، استحکام کششی و فشاری نمونه ها حاکی از بهبود خواص مکانیکی نمونه های بهسازی شده نسبت به نمونه های بهسازی نشده بود، هرچند میزان این بهبود یکسان نبوده و بسته به ماهیت آزمون مقادیر متفاوتی داشت. حداکثر بهبود به دست آمده مربوط به استحکام فشاری نمونه های بهسازی شده توسط 1% روی در سرعت های انجماد بالا بود که نسبت به نمونه های بهسازی نشده به دست آمد.