در این تحقیق عملکرد عناصر کلسیم، استرانسیم، منگنز و برلیم در بهسازی آلیاژ 356 آلومینیم غنی از آهن با استفاده از دو رهیافت اندیس کیفیت و آنالیز آماری وایبل مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج حاصله افزودن استرانسیم و کلسیم به ترتیب موجب بهسازی فاز سیلیسیم یوتکتیک و کاهش طول متوسط صفحات فازهای غنی از آهن بتا می شود بگونه ایکه میزان کرویت این ذرات سیلیسیم بطور متوسط و به ترتیب حدود 25 و 20 درصد افزایش و طول متوسط صفحات فاز بتا در آلیاژ حاوی 2/1 درصد آهن به ترتیب 16 و 33درصد کاهش می یابد. تحت این شرایط انتظار می رود که خواص آلیاژ به میزان قابل ملاحظه ای بهبود یابد. افزودن منگنز و برلیم تاثیری بر فاز سیلیسیم یوتکتیک ندارد ولی موجب تغییر مورفولوژی ترکیبات صفحه ای شکل بتا شده و از این نظر می تواند موجب بهبود خواص شود. در صورت بررسی اندیس کیفیت آلیاژها مشاهده می شود که در شرایط ریختگی بهترین خواص مکانیکی مربوط به نمونه های بهسازی شده توسط استرانسیم و کلسیم است. اما پس از عملیات حرارتی با توجه به وقوع بهسازی حرارتی فاز سیلیسیم یوتکتیک و کاهش طول متوسط صفحات بتا، میزان ارتقاء خواص در نمونه های بهسازی شده توسط عناصر منگنز و بویژه برلیم بیشتر است. بیشترین استحکام آلیاژ 356 در هر سه غلظت آهن مورد بررسی (4/0، 8/0 و 2/1 درصد) مربوط به آلیاژ بهسازی شده توسط برلیم است. بررسی آماری نتایج حاصله با بهره گیری از آنالیز وایبل نیز موید نتایج حاصله است.

در این پروژه تاثیر مواد جوانه زای حاوی تیتانیم و بور (al-5ti-1b) و زیرکنیم (al-15zr)، همراه با اثر عناصر نادر خاکی (misch metal) بر خواص کششی و ریز ساختار آلیاژ al-12zn-3mg-2.5cu بررسی شد. دو دسته از عناصر میش متال یعنی غنی از سریم (ce base) و غنی از لانتانیم (la base) مورد استفاده قرار گرفت. مقدار بهینه جوانه زاها که 05/0 درصد تیتانیم و 3/0 درصد زیرکنیم است، جداگانه به همراه 1/0، 3/0، 5/0، 1، 3، 5 درصد میش متال به مذاب اضافه و اثر آنها بررسی شد. با اضافه کردن مقدار بهینه جوانه زای تیتانیم- بور، شکل ساختار فاز زمینه آلیاژ به حالت رزی شکل- شبه گلبولی تبدیل و با افزودن عناصر میش متال و جوانه زا، این فاز با حفظ شکل ریزتر شد. با اضافه کردن جوانه زای زیرکنیم شکل ساختار فاز زمینه آلیاژ به رزی شکل- دندریتی تبدیل و با اضافه شدن عناصر میش متال و جوانه زا، فاز زمینه متمایل به حالت رزی شکل- گلبولی و همچنین ریزتر شد. انجام عملیات حرارتی t6 بر نمونه ها، سبب افزایش استحکام کششی تا حدود 50 مگاپاسکال و افزایش اندک درصد ازدیاد طول گردید.

در این تحقیق رفتار سایشی آلیاژهای دوتایی و غنی از آهن al-si حاوی مقادیر مختلف سیلیسیم (5، 7، 9، 11 و 13 درصد وزنی)، تحت بار 45 نیوتن و سرعت لغزش m/s 13/0 مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج حاصله، در غیاب ناخالصی آهن، با افزایش میزان سیلیسیم و افزایش سختی زمینه، مقاومت سایشی و خواص مکانیکی آلیاژ بهبود می یابد اما در حضور آهن به سبب شکل گیری رسوبات صفحه ای شکل بتا (?-al5fesi)، رفتار سایشی و خواص مکانیکی آلیاژ متاثر از غلظت آهن و سیلیسیم متفاوت خواهد بود. در غلظتهای کم آهن (8/0 درصد وزنی)، آلیاژهای نزدیک یوتکتیک مقاومت سایشی و خواص مکانیکی بهتری از خود نشان می دهند اما با افزایش غلظت آهن بهترین خواص سایشی و مکانیکی در آلیاژهای هیپویوتکتیک حاوی مقادیر کمتر فاز یوتکتیک (در تحقیق حاضر آلیاژ 1.2fe-5si-al) مشاهده می شود. با افزایش میزان آهن تا بیش از مقدار بحرانی (2/1 درصد وزنی) خواص سایشی و مکانیکی آلیاژ کاهش می یابد. در صورت بهسازی آلیاژ توسط منگنز فاز بتای صفحه ای به فاز آلفا با مورفولوژی حروف چینی/چندضلعی تبدیل شده و خواص مکانیکی، به خصوص خواص سایشی آلیاژ حتی در مقادیر بیشتر آهن و منگنز بیشتر می شود. بهترین خواص سایشی در این شرایط در آلیاژ al-11si-1.2femn مشاهده گردید.

در این تحقیق تاثیر فیلم های اکسیدی دوگانه محبوس بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ هیپویوتکتیک al-si حاوی مقادیر مختلف ناخالصی آهن (5/0، 1، 5/1 و 2 درصد وزنی) در دو شرایط ریختگی و عملیات حرارتی شده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصله نشان می دهد که با افزایش آهن تا یک غلظت بحرانی (حدود 5/1 درصد وزنی)، خواص مکانیکی بهبود می یابد و با تجاوز از غلظت بحرانی بواسطه افزایش طول متوسط و کسر حجمی ترکیبات غنی از آهن، استحکام و بویژه انعطاف پذیری آلیاژ افت می نماید. در حضور فیلم های اکسیدی دولایه محبوس در شرایط ریختگی، استحکام کششی نهایی با افزایش غلظت آهن تا 2 درصد وزنی حدود %13 و درصد ازدیاد طول حدود %45 کاهش می یابد. بهبود خواص مکانیکی در نتیجه عملیات حرارتی در شرایطی که آلیاژ حاوی مقادیر قابل توجه از فیلمهای اکسیدی محبوس است به مراتب کمتر از شرایطی است که ریخته گری آلیاژ در شرایط مناسب و استاندارد صورت پذیرفته است به طوری که اندیس کیفیت در حضور فیلمهای محبوس حدود %15 درصد کاهش می یابد. افزودن برلیم تا حدود زیادی اثرات مخرب ناشی از حضور فیلم های اکسیدی محبوس را کاهش می دهد. در این شرایط استحکام کششی نهائی حدود %4 و درصد ازدیاد طول حدود %18 کاهش می یابد. بررسی آماری نتایج حاصله در شرایط ریختگی و عملیات حرارتی با استفاده از آنالیز آماری وایبل نیز موید این مطلب است که در حضور فیلم های اکسیدی محبوس، میزان پراکندگی نتایج افزایش می یابد اما در صورت بهسازی آلیاژ با برلیم، قابلیت اطمینان به نتایج افزایش می یابد

خواص کامپوزیت های al-mg2si به شدت تحت تأثیر ساختار آن ها است. ساختار نامطلوب کامپوزیت و حضور ذرات درشت mg2si در انجماد و در حالت ریخته گری، باعث ایجاد خواص نامطلوب در این کامپوزیت-ها می گردد. در این پژوهش سعی شده است تا با انجام فرآیند ثانویه اکستروژن روی کامپوزیت خواص مکانیکی آن افزایش داده شود. از فسفر نیز بعنوان اصلاح کننده برای اصلاح ساختار استفاده گردید. لذا ابتدا کامپوزیت mg2si-al با استفاده از فلزات خالص al، si و mg از طریق فرآیند درجا ساخته شد و سپس در حالت ریختگی و بعد از افزودن عنصر بهساز در نظر گرفته شده، تحت عملیات حرارتی همگن سازی و اکستروژن قرار گرفته شد و خواص آن مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی صورت گرفت. پارامترهای مختلفی در این پژوهش در نظر گرفته شد، مانند نسبت اکستروژن، درصدهای متفاوت فاز تقویت کننده و درصدهای مختلف از عنصر بهساز. نتایج بررسی های ریزساختاری و آزمون کشش نشان داد که بهترین نسبت اکستروژن در بین نسبت های مورد بررسی 18:1 است. همچنین مناسبترین درصد تقویت کننده برای کامپوزیت، 15 درصد می باشد. درصد بهینه برای فسفر برابر 1 درصد است. عملیات اکستروژن سبب شکسته شدن تجمع های ذرات mg2si در زمینه گشته و توزیع ذرات را یکنواخت می نماید. عملیات همگن سازی تأثیر بسزایی در تغییر مورفولوژی فاز یوتکتیک mg2si از فیبری و صفحه ای شکل به نقطه ای و غیر پیوسته دارد. افزودن عنصر بهساز تا درصد بهینه ذکر شده به همراه عملیات اکستروژن و همگن سازی سبب از بین رفتن گوشه های تیز ذرات mg2si و شکسته شدن شبکه یوتکتیکی شده و در نتیجه، باعث کاهش مناطق مستعد به تمرکز تنش و شروع ترک گردیده و از این طریق سبب بهبود درصد ازدیاد و افزایش استحکام کششی شده است. نتایج تست سایش بر روی نمونه ها نیز مشخص نمود که نمونه حاوی 1 فسفر در شرایط اکسترود شده بیشترین مقاومت به سایش را دارد. در نهایت، سطوح شکست کامپوزیت ها پس از بهسازی و اکستروژن در شرایط متفاوت بررسی شد و مکانیزم های شکست کامپوزیت مورد بحث قرار گرفت.

در پژوهش حاضر تاثیر افزودن عنصر آهن بر تغییرات ریزساختاری، خواص کششی و سایشی کامپوزیت al/15wt.% mg2si مورد بررسی قرار گرفته است. اگرچه آهن به عنوان یکی از متداول ترین ناخالصی های آلیاژهای آلومینیوم شناخته شده است و در فرایند تولید به حداقل مقدار کاسته می شود، مشاهده شده است که با کنترل میزان آهن می توان به بهبود خواص سایشی آلیاژهای al-si دست یافت. لذا ابتدا کامپوزیت mg2si-al با استفاده از فلزات خالص al، si و mg از طریق فرآیند ریخته گری ساخته و سپس نمونه های حاوی مقادیر مختلف 5/0، 1و 2 درصد وزنی آهن جهت بررسی ریزساختاری و خواص مکانیکی و سایشی (تحت بار های 21، 35و 57 نیوتن) تهیه شد. نتایج بررسی های ریزساختای نشان می دهد که آهن باعث تغییر شکل ذرات تقویت کننده از اشکال غیر معمول و نامنظم به چند وجهی های منظم با ابعاد کوچک تر، ظریف تر شدن ساختار یوتکتیک و همچنین تشکیل ترکیبات بین فلزی غنی از آهن موسوم به بتا در تمامی نمونه ها شده است. مشاهده می شود تمامی نمونه ها به جز کامپوزیت حاوی 5/0 درصد آهن، دچار افت خواص مکانیکی شده اند. در عین حال نشان داده شده است که افزودن آهن باعث افزایش بار انتقالی از سایش خفیف به شدید در تمامی نمونه ها و نیز کاهش نسبی 6 و 10 درصدی نرخ سایش نمونه های حاوی 5/0و 1 درصد آهن در بار 57 نیوتن در مقایسه با کامپوزیت پایه می شود. افزایش پایداری حرارتی کامپوزیت های حاوی آهن ناشی از حضور ترکیبات سخت بتا می تواند باعث کاهش نرخ سایش این کامپوزیت ها در بار اعمالی بالای 57 نیوتن شده باشد. در ادامه نیز به منظور کاهش اثرات منفی فاز بتا، عنصر منگنز به نمونه های حاوی آهن افزوده شد. در این کامپوزیت ها با تشکیل فاز آلفای حروف چینی به جای بتای صفحه ای، خواص مکانیکی و سایشی نمونه ها افزایش یافته است. تاثیر بارهای اعمالی بر چگونگی رفتار سایشی کامپوزیت های حاوی آهن، بهسازی شده توسط منگنز و همچنین کامپوزیت پایه نیز مورد بحث قرار گرفته است. واژه های کلیدی: کامپوزیت آلومینیوم، خواص تریبولوژیکی، آهن، منیزیم سیلیساید، ترکیب بین فلزی، سایش.

در این پژوهش، پس از ساخت آلیاژ al-4.0cu-1.2pb-1.1mg-0.8mn، عناصر جوانه زای al-5ti-1b و al-15zr به آلیاژ پایه در درصدهای مختلف وزنی افزوده شد و سپس درصد بهینه عناصر جوانه زا بدست آمد. در ادامه به منظور دست یابی به ساختاری کاملا ریزدانه و کروی برای شکل دهی در ناحیه نیمه جامد، فرآیند ترمومکانیکی sima (strain induced melt activation) بر آلیاژ 2007 در حالت پایه اعمال شد و شرایط بهینه بدست آمد. پس از آن آلیاژ 2007 ریزدانه سازی شده با مقادیر بهینه ti و zr، تحت فرایند sima قرار گرفتند. جهت دست یابی به شرایط بهینه فرآیند sima به بررسی پارامترهای این فرآیند اعم از میزان تغییر شکل اولیه، دما و زمان نگهداری در ناحیه نیمه جامد، پرداخته شد. ساختار نمونه های حاوی تیتانیم و زیرکونیم دارای دانه های ریزتری نسبت به نمونه های بدون جوانه زا بودند و اثر تیتانیم روی ریزدانگی بیشتر از زیرکونیم بود. نتایج حاصل از بررسی متغیرهای فرآیند sima نشان داد که هر چه درصد کارمکانیکی اولیه بیشتر باشد، دانه های جامد نهایی ریز تر و کروی تر خواهند بود. همچنین مشاهده گردید که با افزایش دمای نگهداری در ناحیه نیمه جامد و یا با گذشت زمان در مناسب ترین دمای نیمه جامد مذکور، ساختار نهایی، کروی تر و درشت تر می شود. نتایج نشان داد که 30 درصد تغییر شکل اولیه و نگهداری در دمای 615 درجه سانتیگراد به مدت 10 دقیقه، شرایط بهینه اعمال فرآیند sima بر آلیاژ 2007 می باشد. نتایج بدست آمده از بررسی تاثیر عناصر جوانه زا بر ساختار نهایی آلیاژ 2007، بعد از اعمال فرآیند sima، حاکی از عدم تاثیر چشم گیر این عناصر بر اندازه دانه ها در ساختار نهایی بود، ولی آمیژان al-5ti-1b تاثیر بسزایی در افزایش میزان کروی شدن ساختار آلیاژ 2007، بعد از اعمال فرآیند sima داشت. نتایج بدست آمده از بررسی خواص کششی آلیاژ نیز نشان دهنده بهبود استحکام کششی و درصد ازدیاد طول نسبی برای آلیاژهای کروی شده با فرایند sima است و اثر تیتانیم روی بهبود رفتار مکانیکی بیشتر از زیرکونیم بود.