ساخت و مشخصه‌یابی کامپوزیت Al/Al-Cu-Cr گرادیان تابعی درجا با استفاده از فرایند ریخته‌گری گریز از مرکز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

کامپوزیت گرادیان تابعی Al/Al-Cu-Cr درجا با روش ریخته‌گری گریز از مرکز افقی ساخته شد و اثر سرعت دوران قالب بر ریز ساختار و سختی کامپوزیت‌های حاصل مورد بررسی قرار گرفت. ارزیابی ریزساختار و شناسایی فازهای حاصل با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف سنجی پراش پرتو ایکس (EDS) انجام شد. نتایج نشان داد که ریزساختار کامپوزیت Al/Al-Cu-Cr درجا از چهار فاز α-Al، Al2Cu، θCr(Al7Cr) و ζ-Al-Cr-Cu تشکیل شده است. نیروی گریز از مرکز اعمالی سبب جدایش و حرکت ذرات بین فلزی حاوی کروم θCr(Al7Cr) و ζ-Al-Cr-Cu به سمت منطقه خارجی کامپوزیت‌ها و ایجاد توزیع گرادیانی کاهشی به سمت ناحیه میانی گردید. ذرات بین فلزی Al2Cu به سمت منطقه داخلی نمونه‌ها حرکت کرده و بطور یکنواخت از ناحیه داخلی تا ناحیه مرزی توزیع شدند. با افزایش سرعت دوران قالب، میزان جدایش مشاهده شده افزایش یافت به طوری که بیشینه مقدار ذرات بین فلزی در منطقه خارجی از 17 درصد در سرعت دوران 600 دور در دقیقه به 36 درصد در سرعت دوران 1800 دور در دقیقه افزایش یافت. نتایج سختی نشان داد که کامپوزیت Al/Al-Cu-Cr دارای سختی بالاتری نسبت به کامپوزیت Al/Al-Cr ساخته شده در شرایط یکسان است. به طوری که یک افزایش 80 درصدی سختی برای کامپوزیت Al/Al-Cu-Cr نسبت به کامپوزیت Al/Al-Cr در منطقه خارجی مشاهده گردید. با افزایش سرعت دوران از 600 تا 1800 دور در دقیقه مقدار بیشینه سختی که مربوط به منطقه خارجی است از مقدار 51 به 76 برینل افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Fabrication and Characterization of Functionally Graded in-situ Al/Al-Cu-Cr Composite by Centrifugal Casting Process

نویسندگان [English]

  • Maryam Yousefi
  • Hamid Doostmohammadi
Department of Materials Engineering and Metallurgy, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

The functional graded Al/Al-Cu-Cr composite was developed by horizontal centrifugal casting method and the effect of mold speed on the microstructure and hardness was investigated. The microstructure assessment and identification of the resulting phases was performed using X-ray diffraction analysis (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) equipped with an Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS). The results showed that ternary in-situ Al/Al-Cu-Cr composite microstructure was consisted of four phases α-Al, Al2Cu, θCr(Al7Cr) and ζ-Al-Cr-Cu. The centrifugal force caused the separation and movement of the intermetallic particles containing chromium (θCr(Al7Cr) and ζ-Al-Cr-Cu) toward the outer region of the composites with a decreasing trend to the middle region. The Al2Cu particles distributed toward the inner region of the specimens and were evenly distributed from the inner region to the middle region. As the mold rotation speed increased, the observed separation gradient increased so that the maximum area fraction of intermetallic particles in the outer region increased from 17% at 600 rpm to 36% at 1800 rpm. The results showed that the in-situ Al/Al-Cu-Cr composite has a higher hardness than the binary Al/Al-Cr composite at the same conditions. So that an increment of 80 percent in hardness was observed for the Al/Al-Cu-Cr composite compared to the Al/Al-Cr composite in their outermost region. As the rotational speed increased from 600 to 1800 rpm, the maximum amount of hardness which was associated with the outermost region of the centrifugally cast Al/Al-Cu-Cr composite increased from 51 to 76 Brinell.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Functionally graded composite
  • centrifugal casting
  • Hardness
  • Ternary intermetallic compound