بررسی اثر فعال سازی مکانیکی بر تجزیه سولفات آلومینیم در ساخت کامپوزیت آلومینیم-آلومینای ذره ای به روش درجا

کامپوزیت های زمینه آلومینیمی به دلیل خواصی همچون استحکام ویژه بالا، مقاومت به سایش خوب، ضریب انبساط حرارتی پایین و مقاومت به اکسیداسیون بالا کاربرد زیادی را در صنعت خودروسازی، صنایع نظامی و صنایع هوافضا پیدا کرده اند. یکی از روش های ساخت کامپوزیت های زمینه آلومینیمی، روش درجا می باشد که در آن فاز تقویت کننده از طریق انجام واکنش های شیمیایی بین عناصر یا بین عناصر و ترکیب های دیگر درون فاز زمینه ایجاد می شود. در این تحقیق برای تولید کامپوزیت آلومینیم- آلومینای ذره ای به روش درجا، پودر سولفات آلومینیم پس از فعال سازی مکانیکی به مذاب آلومینیم خالص تزریق شد. انجام فعال سازی مکانیکی باعث کاهش دمای تجزیه سولفات آلومینیم از c°950 به حدود دمای ذوب آلومینیم شد که علت آن کاهش اندازه دانه های کریستالی، افزایش کرنش شبکه و افزایش سطح ویژه بود. رفتار سینتیکی واکنش تجزیه سولفات آلومینیم از روی داده های وزن سنجی حرارتی (tg) تحت شرایط غیرهم دما مورد مطالعه قرار گرفت. اگر چه مکانیزم واکنش تجزیه سولفات آلومینیم در اثر فعال سازی مکانیکی تغییر نکرد، ولی مقدار انرژی اکتیواسیون با افزایش زمان فعال سازی کاهش یافت. در اثر تجزیه سولفات آلومینیم در مذاب، علاوه بر ذرات آلومینا، گاز so3 نیز ایجاد گردید که بدون ایجاد تغییر در ترکیب شیمیایی مذاب از آن خارج شد. برای ارزیابی اندازه و توزیع ذرات آلومینا در نمونه های کامپوزیتی ساخته شده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. این تصاویر نشان داد که با افزایش سرعت همزدن مذاب، توزیع ذرات بهبود یافته است و اندازه متوسط آن ها حدود یک میکرون بوده است. برای ارزیابی خواص مکانیکی کامپوزیت های تولیدی آزمایش های سختی، سایش پین بر دیسک و کشش انجام شد. کاهش وزن نمونه ها پس از مسافت 100 متر سایش تحت بار 4 نیوتن از حدود 1/10 میلی گرم برای نمونه غیر کامپوزیتی به حدود 5 میلی گرم برای نمونه کامپوزیتی حاوی 16 درصد ذرات آلومینا کاهش یافت. با افزایش درصد فاز آلومینا استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی نمونه ها افزایش یافت ولی درصد ازدیاد طول اندکی کاهش پیدا کرد.