پديد آورنده :
جزيني درچه، امير
عنوان :
ساخت و مشخصه يابي فوم تركيبي آلومينيومي با استفاده از ذرات پرليت منبسط شده به روش رخنه دهي مذاب
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
چهارده، ۸۶ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
بهزاد نيرومند
توصيفگر ها :
فوم تركيبي , آلياژAl-4.5wt%Cu , پرليت منبسط شده , فصل مشترك , ريزساختار , خواص مكانيكي , عمليات حرارتي
استاد داور :
مسعود پنجه پور، علي مالكي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/06/24
چكيده فارسي :
1 چكيده فومهاي فلزي تركيبي بهدليل ماهيت كامپوزيتي و خواص مكانيكي باالتر نسبت به فومهاي فلزي معمولي در سالهاي اخير مورد توجه ويژهاي قرار گرفتهاند خواص اين دسته از فومها به عوامل متعددي همچون آلياژ زمينه و ويژگيهاي ماده فضاساز بستگي دارد در اين ميان استفاده از ذرات متخلخل معدني بهعنوان عامل فضاساز بهدليل كاهش هزينههاي توليد فوم مورد توجه پژوهشگران قرارگرفته است در اين پژوهش ساخت و مشخصهيابي فوم تركيبي آلومينيومي با استفاده از آلياژ Al 4 5wt Cu بهعنوان زمينه و ذرات پرليت منبسطشده با اندازه متوسط ذرات 2 ميليمتر و چگالي 33 0 گرم بر سانتيمترمكعب بهعنوان عامل فضاساز و با استفاده از روش رخنهدهي مذاب تحت فشارگاز مورد بررسي قرار گرفت بدين منظور ابتدا تاثير عوامل دماي مذاب و فشارگاز بر فرايند رخنهدهي مذاب بررسي و پس از انجام آزمايشهاي مختلف دماي 057 درجه سانتيگراد و فشار اتمسفر هوا بهعنوان شرايط بهينه ساخت فوم انتخاب شدند فومهاي ساختهشده داراي چگالي 30 0 55 1 گرم برسانتيمترمكعب كسرحجمي ذرات پرليت منبسطشده 8 0 3 05 و ميزان تخلخل كل حدود 54 درصد بودند بررسي هاي ريزساختاري نشان داد كه با وجود سرد كردن جهتدار قالب پس از فرايند رخنهدهي بهجز مناطق محدودي دركف قالب كه بهصورت دندريتهاي جهتدار در خالف جهت انتقال حرارت رشد كرده بودند ريزساختار زمينه عمدتا داراي ساختار دندريتي هم محور بود علت اين مسئله هدايت حرارتي پائين ذرات پرليت منبسطشده نسبت به مذاب آلومينيومي ايجاد نقاط تمركز حرارت در ساختار و تداخل با شيب حرارتي ناشي از سردكردن خارجي دانسته شد فاصله ميانگين بين سلولهاي دندريتي 0 2 2 14 ميكرومتر براي قسمت پاييني در مناطق نزديك به كف قالب و 4 1 3 46 ميكرومتر براي مناطق بااليي فوم نزديك به قسمت آلومينيوم باقيمانده بهدست آمد نتايج آزمونهاي XRD و EDS حاكي از واكنش شيميايي و احياي تركيبات اكسيدي ذرات پرليت توسط مذاب آلومينيومي به مقدار جزئي در فصلمشترك مذاب و ذرات بود بهمنظور بهبود خواص مكانيكي فومهاي ساخته شده عمليات حرارتي 6 T روي نمونههاي فومي در دو اتمسفر محيط و محافظت شده درون لولههاي خالي از هوا از جنس كوارتز انجام و تاثير اتمسفرعمليات حرارتي بر خواص مكانيكي نهايي نيز بررسي شد بر اساس نتايج بهدستآمده انجام عمليات حرارتي در اتمسفر محيط باعث اكسيداسيون گسترده فومهاي آلومينيوم نشد ولي انجام فرايند در اتمسفر محافظ به روش مورد استفاده در اين پژوهش به دليل كاهش سرعت سردكردن نمونهها باعث افت جزئي در خواص مكانيكي فوم نسبت به حالت اتمسفر محيط شد نتايج حاصل از عمليات حرارتي 6 T افزايش حدود 44 مگاپاسكال در استحكام فشاري 09 مگاپاسكال در تنش ناحيه ثابت و 82 مگاژول بر مترمكعب در قابليت جذب انرژي فومها را نسبت به حالت ريختگي نشان داد كرنش فشردگي مشابه براي تمامي فومها بهطور ميانگين 93 تا 04 درصد و كرنش يكنواخت نمونهها در حين آزمون فشار توزيع تقريبا يكنواخت ذرات EP در زمينه آلومينيومي و تكرارپذيري فرايند را نشان داد كلمات كليدي فوم تركيبي آلياژ Al 4 5wt Cu پرليت منبسطشده فصلمشترك ريزساختار خواص مكانيكي عمليات حرارتي
چكيده انگليسي :
87 Fabrication and Characterization of Aluminum Syntactic Foam Using Expanded Pearlite Particles by Melt Infiltration Method Amir Jazini Dorcheh a jazini@ma iut ac ir June 27 2018 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan Iran 84156 83111Degree M Sc Language FarsiSupervisor Dr Behzad Niroumand Prof E mail behzn@cc iut ac irAbstractSyntactic metal foams have drawn special attention in recent years due to their compositenature and higher mechanical properties compared to those of conventional metal foams Properties of this group of foams depend on a number of factors including their matrix alloysand the properties of their space holder materials Use of inorganic porous particles as spacerholder has been of interest to researchers because it leads to lower production costs In thisresearch fabrication and characterization of Al 4 5wt Cu syntactic foams using expandedperlite EP particles with mean particle size of 2 mm and density of 0 33 g cm3 as spaceholder through gas infiltration method was investigated For this purpose first the effect ofmelt temperature and applied infiltration gas pressure on the infiltration process wasinvestigated and melt temperature of 750 C and ambient air pressure were selected as themost favorable fabrication conditions Density EP volume percent and total porosity of thefabricated foams were measured to be about 1 55 g cm3 50 3 and 45 respectively Microstructural investigations indicated that despite the directional cooling of the mold afterthe infiltration process only in limited areas in the bottom of the mold dendrites weredirectionally grown in opposite direction to that of the heat transfer In the rest of thesamples microstructure was consisted of equiaxed dendrites This is believed to be due tolow thermal conductivity of EP particles compared to that of the aluminum matrix alloy formation of thermal concentration points in the structure and their interference withexternally imposed thermal gradient Average dendrite cell spacing was measured to be41 2 2 m for the lower part and 64 3 1 4 m for the upper part of the mold XRD and EDSanalyses suggested some chemical reactions at the interface of EP particles with the moltenaluminum resulting in limited reduction of oxide compounds of the EP particles In order toimprove the mechanical properties of the fabricated foams they were subjected to T6 heattreatment in ambient and protected inside vacuumed quartz tubes atmospheres and effectof heat treatment atmospheres on the mechanical properties of the foams was investigated The results indicated that heat treatment in the ambient atmosphere did not result in extensiveoxidation of the foams However heat treatment in the protective atmosphere caused a slightloss of the mechanical properties which was believed to be the result of reduced cooling rateof the samples due to the method used for heat treatment of these samples Compressivestrength plateau stress and absorption capacity of T6 heat treated foams improved by about44 MPa 90 MPa and 28 MJ m3 compared to those of the as cast foams Similar densificationstrain of the compressed foams average of 39 to 40 and uniform strain of all samplesduring the compression test suggested nearly uniform distribution of EP particles in thealuminum matrix and repeatability of the process Keywords Syntactic foam Al 4 5wt Cu alloy Expanded perlite Interface Microstructure Mechanical properties Heat treatment
استاد راهنما :
بهزاد نيرومند
استاد داور :
مسعود پنجه پور، علي مالكي
