بررسی مکانیزم انجماد و ساختار نهایی قطعه ریخته گری شده نیمه جامد الیاژ A380 با افزودن براده و تزریق در ماشین دایکاست
محورهای موضوعی : ریخته گریهومن هادیان 1 , محسن حداد سبزوار 2 , محمد مزینانی 3
1 - گروه مواد و مهندس متالورژی،دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد
2 - عضو هیئت علمی گروه مواد و مهندس متالورژی،دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد
3 - عضو هیات علمی گروه مواد و مهندس متالورژی،دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد
کلید واژه: ریزساختار, انجماد, ریخته گری نیمه جامد, کسر جامد, براده,
چکیده مقاله :
تولید قطعات صنعتی به روش های نیمه جامد، امروزه به عنوان روش نوینی مطرح است. به دلیل زمان بر بودن فرآیند تهیه دوغاب در این روش ها، روش های مختلفی به منظور تولید قطعات با ساختار غیر دندریتی در کوتاهترین زمان ممکن ابداع شده است. به عنوان نمونه، روش مواد مبادله گر آنتالپی (EEM) یکی از متداولترین فرایندها میباشد که ناشی از مجاورت دو ماده با آنتالپی بالا و پایین می باشد. در این تحقیق تاثیر اضافه نمودن براده بر ساختار قطعات ریخته گری شده دایکاست بروی آلیاژ آلومینیوم A380 مورد بررسی قرار گرفته است و امکان پذیری تغییر ساختار در شرایط دمای متفاوت بررسی گردیده است. ریزساختار قطعات از دندریتی به گلوبولار تغییر یافته است و ریزساختار عمدتاً شامل دانه های فاز آلفا، یوتکتیک و ترکیبات بین فلزی بوده و مطابق نتایج SEM توزیع عناصر مس و آهن در مرزهای دانههای آلفای آلومینیوم مشاهده شده است. همچنین مقدار کسر وزنی جامد با استفاده از نتایج آزمون حرارتی محاسبه شد و با تصاویر میکروسکوپی تصدیق گردید.
Nowadays, the production of industrial components by semi-solid methods is considered as a new method. These methods are time consumable due to slurry preparation process, leading to the development of methods that allow the creation of non-dendritic structures in the shortest possible time. For example, the method of enthalpy exchange Material (EEM) is one of the most common processes that results from the proximity of two materials with high and low enthalpy. In this research, the effect of adding swarf on the structure of die casting parts has been studied on aluminum alloy A380 and the possibility of structural changes in different temperature conditions has been investigated. The microstructure of the parts has changed from dendrites to globular and the microstructure consists mainly of alpha phase, eutectic and intermetallic compounds. SEM results showed that the distribution of copper and iron elements is in grain boundaries of aluminum alpha particles. Also, the solid weight fraction was calculated using the thermal analyze results and confirmed by microscopic images.
[1] خدائی، و ن. رهرام، "بررسی اثر دانسیته فوم و ضخامت پوشان بر الگوی جریان و برخی پارامترها در ریخته گری فومی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، 4، 2010.
[2] T. Motegi, F. Tanabe & E. Sugiura, “Continuous casting of semisolid aluminium alloysˮ, Materials Science Forum: Trans Tech Publ, pp. 203-208, 2002.
[3] M. Payandeh, M. H. Sabzevar, A E. Jarfors & M. Wessén, “Solidification and re-melting phenomena during the slurry preparation stage using the RheoMetalTM processˮ Jönköping University, School of Engineering, 2016.
[4] P. Giordano & G. Chiarmetta, “Thixo and rheo casting: comparison on a high production volume component, Proceedings of the 7th S2P Advanced Semi-solid Processing of Alloys and Compositesˮ, ed Tsutsui, Kiuchi, Ichikawa, Tsukuba, Japan, 2002.
[5] S. Nourouzi, M. Bakhshi- Juybari, A. kolahdooz & S. J. Hosseinipour, “Effect of temperature on the microstructure of semi-solid casting in cooling slope methodˮ, Aerospace Mechanics Journal, Vol. 9, 2013.
[6] J. Campbell, “Complete casting handbook: metal casting processes, metallurgyˮ, Techniques and Design, Butterworth-Heinemann: Butterworth-Heinemann, 2015.
[7] ا. کلاهدوز و م. موسوی، "بهینه سازی تغییرات ریزساختاری و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم A360 تولید شده به روش ریخته گری نیمه جامد، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی مکانیک جامدات، 8، 1394.
[8] Metals hand book, metallography and microstructures, ASM. USA: ASM, Vol. 9, 1998.
[9] P. Marchwica, Microstructual and Thermal Analysis of Aluminum-Silicon and Magnesium-Aluminum Alloys Subjected to High Cooling Rates, 2012.
[10] E. Tzimas & A. Zavaliangos, “Evaluation of volume fraction of solid in alloys formed by semisolid processingˮ, Journal of Materials Science, Vol. 35, 2000.
[11] A. H. Ahmad,S. Naher & D. Brabazon, “Thermal profiles and fraction solid of aluminium 7075 at different cooling rate conditionsˮ, Key Engineering Materials: Trans Tech Publ, pp. 582-595, 2013.
[12] W. Kurz & D. J. Fisher, “Fundamentals of solidification, trans tech publications Aedermannsdorfˮ, Switzerland: Trans Tech Publications Aedermannsdorf, Switzerland, 1986.
[13] P. Orozco-González, M. Castro-Román, S. Maldonado-Ruíz, S. Haro-Rodríguez, F. Equihua-Guillén & R. Muñiz-Valdez, et al., “Nucleation of Fe-Rich intermetallic phases on α-Al2O3 oxide films in Al-Si alloysˮ, Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, Vol. 3, 2015.
[14] G. Timelli & A. Fabrizi, “The effects of microstructure heterogeneities and casting defects on the mechanical properties of high-pressure die-cast AlSi9Cu3 (Fe) alloysˮ, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 45, 2014.
[15] S. G. Irizalp & N. Saklakoglu, “Effect of Fe-rich intermetallics on the microstructure and mechanical properties of thixoformed A380 aluminum alloyˮ, Engineering Science and Technology, an International Journal, Vol. 17, 2014.
[16] J. A. Taylor, “Iron-containing intermetallic phases in Al-Si based casting alloysˮ, Procedia Materials Science, Vol. 1, 2012.
[17] H. Yang, S. Ji & Z. Fan, “Effect of heat treatment and Fe content on the microstructure and mechanical properties of die-cast Al–Si–Cu alloysˮ, Materials & Design, Vol. 85, 2015.
[18] A. Pola, M. Tocci & P. Kapranos, Microstructure and Properties of Semi-Solid Aluminum Alloys: A Literature Review, Metals, Vol. 8, 2018.
[19] M. Zamani, Al-Si Cast Alloys-Microstructure and Mechanical Properties at Ambient and Elevated Temperatures: Jönköping University, School of Engineering, 2001.
[20] R. Trivedi & W. Kurz, “Microstructure selection in eutectic alloy systemsˮ, Solidification processing of eutectic alloys, 1988.
_||_