تولید پوشش کامپوزیت درجای al-cu/al2o3در سطح قطعات ریختگی آلیاژ پایه آلومینیی به روش ریخته گری در قالب ماسه ای

کامپوزیت سطحی پایه آلومینیم تقویت شده با ذرات درجای کوراندوم به روش واکنشگر از طریق واکنش احیاء میان مذاب آلیاژ آلومینیم و پودر اکسید مس دو ظرفیتی که به صورت لایه پوششی به جداره داخلی قالب ماسه ای اعمال گردیده است، در سطح دو گروه ریختگی آلومینیم خالص و آلیاژ آلومینیم-2/11%سیلسیم تشکیل گردید . ذرات درجای تولید شده به دلیل نبود ناخالصی ها در فصل مشترک ذره-زمینه، از ترشوندگی و کوهیرنسی خوب با زمینه برخوردار هستند که علاوه بر ارتقاء خواص مکانیکی در کامپوزیت های درجا نسبت به کامپوزیت های تقویت شده با ذرات برون جای کوراندوم، موجب بهبود و افزایش سرعت جوانه زنی از فاز مذاب می گردد. علاوه بر تشکیل ذرات تقویت کننده درجای کوراندوم، بخشی از مس حاصل از واکنش احیاء وارد شبکه کریستالی آلومینیم شده و با تشکیل آلیاژ آلومینیم-مس در سطح قطعه ریختگی، سطح قطعه قابلیت عملیات حرارتی پیدا نمود در صورتی که قسمت های داخلی تر قطعه ریختگی فاقد عملیات حرارتی پیر سختی می باشند. با اعمال عملیات حرارتی پیر سازی در شرایط 100 دقیقه انحلال در حالت جامد در دمای 535 درجه سانتی گراد و 8 ساعت پیرسازی در دمای 190 درجه سانتی گراد، رسوب ترکیب بین فلزی آلومینات مس از آلیاژ آلومینیم-مس در کنار ذرات کوراندوم، مقاومت سایشی کامپوزیت سطحی تشکیل شده در سطح آلیاژ آلومینیم-2/11%سیلسیم را ارتقاء داده ولی بهبودی در نمونه ریختگی آلومینیم خالص ایجاد نمی کند اما منجر به کاهش عمق شیارها و اندازه ذرات سایشی هر دو گروه آلیاژ ریختگی می گردد. ضخامت لایه کامپوزیتی برای آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم 75 میکرون و برای آلومینیم خالص 100 میکرون می باشد. مشاهدات میکروسکوپی از سطوح سایشی نمونه ریختگی آلومینیم خالص در قالب ماسه ای پوشش داده شد با پودر اکسید مس نشان می دهد که مکانیزم سایش از حالت چسبان به ترکیبی از مکانیزم سایش چسبان و خراشان تبدیل می شود. ولی برای آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم با تشکیل کامپوزیت سطحی تغییری در مکانیزم سایش ایجاد نمی شود و مکانیزم غالب سایش، سایش ورقه ای شدن می باشد. در ادامه اثر جریان الکتریکی بر ریزساختار و مقاومت سایشی نمونه ریختگی آلومینیم خالص و آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم بررسی گردید و در طی ریخته گری و انجماد، جریان الکتریکی مستقیم و متناوب درون نمونه ها اعمال شد. بدین منظور الکترود مثبت به قالب فلزی و الکترود منفی به مذاب متصل گردید. اعمال جریان الکتریکی به مذاب در هنگام ریخته گری موجب اصلاح ریزساختار دانه های آلومینیم و سیلسیم می گردد و با افزایش استحکام زمینه، مقاومت سایشی برای هر دو گروه آلیاژ ریختگی افزایش می یابد. بالاترین مقاومت سایشی در جریان مستقیم به وجود می آید و برای جریان متناوب، مقاومت سایشی متناسب با شدت جریان الکتریکی است. تغییر قطبیت در آلومینیم خالص تغییر محسوسی در مقاومت سایشی ایجاد نمی کند اما برای آلیاژ آلومینیم-2/11%سیلسیم، بالاترین مقاومت سایشی وقتی که مذاب به قطب منفی و قالب به قطب مثبت وصل شده است، حاصل می شود. اعمال جریان الکتریکی مستقیم علاوه بر اینکه موجب اصلاح دانه های آلومینیم و سیلسیم می شود در آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم موجب به وجود آمدن سه ریز ساختار متفاوت می گردد که شامل سیلسیم های کشیده شده در نزدیکی قطب منفی، سیلسیم های ظریف در قسمت میانی که دانه های کروی آلومینیم آلفا را احاطه کرده اند و سیلسیم های خرد شده در نزدیکی قطب مثبت می باشد. اعمال جریان الکتریکی علاوه بر اصلاح ریزساختاری موجب افزایش مقاومت سایشی برای هر دو نمونه ریختگی آلومینیم خالص و آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم در قالب ماسه ای پوشش داده شده با اکسید مس نیز می شود. در این شرایط اندازه ذرات سایشی نسبت به نمونه های ریختگی آلومینیم خالص و آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم که در قالب ماسه ای بدون پوشش ریخته گری شده اند ریزتر می باشد.