طراحی و ساخت دستگاه ریزنده مواد تابعی و بررسی عملکرد آن در ساخت نمونه آلومینیوم-آلومینا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد

2 استادیار/ دانشکده فنی مهندسی/ دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد

چکیده

هدف از این تحقیق بهینه‌سازی در روش ساخت مواد درجه‌بندی‌شده تابعی (FGMs) با نوآوری در ساخت دستگاهی به ‌منظور ریزش برنامه‌ریزی‌شده‌تر، پیوسته و هدفمند مواد برای ساخت نمونه‌های مورد نیاز است. بررسی، بازبینی میکروسکوپی و مطالعه درجه‌بندی‌ تابعی پیش بینی شده در نمونه‌های گوناگون و همچنین مطالعه اثر تغییر درصد حجمی مواد سازنده بر رفتار ریزساختاری، چگالی نسبی و ریزسختی نمونه‌ها از دیگر کارهای این پژوهش می‌باشد. نمونه‌های ساخته‌شده از ذرات آلومینیوم به عنوان زمینه و ذرات سرامیکی آلومینا به عنوان تقویت‌کننده، تشکیل شده‌اند. درجه‌بندی تابعی توزیع ذرات آلومینا در زمینه آلومینیوم در راستای طولی یک نمونه استوانه‌ای با بهره گیری از یک دستگاه مواد ریز با توانایی ریزش پیوسته و هدفمند، اعمال گردید. پس از ریزش نمونه هایی با درصد تقویت کننده 10، 15و 20 درصد حجمی درون قالب، فشارهای متفاوتی از MPa 200، MPa400و MPa500 به نمونه‌ها اعمال گردید و فرآیند تف جوشی در دمای 700 درجه سانتیگراد انجام پذیرفت. نتایج نشان از دقت قابل قبول دستگاه مواد ریز پس از مشاهده توزیع نهایی ذرات تقویت کننده داشت. همچنین، مشخص شد افزایش درصدحجمی آلومینا موجب کاهش چگالی نسبی و افزایش سختی ویکرز نمونه‌ها گردید. به طوری که، بیشترین سختی در نمونه تقویت شده با20 درصد آلومینا به میزان 8/95 (HV) مشاهده‌ گردید. افزایش فشار تراکم نیز منجر به افزایش چگالی نسبی تا %96 گردید و همچنین، موجب سخت‌تر شدن نمونه‌ها شد. درنمونه %15 افزایش فشار تراکم از 200 به MPa500 موجب افزایش سختی تا بیش از 2 برابر شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Designing and manufacturing of functional diffusive machine and its performance evaluation in the fabrication of Al-Al2O3 samples

نویسنده [English]

  • Afshin Ghaneifar 1
1 Islamic Azad University
چکیده [English]

In this paper, a novel fabrication technique for functionally graded materials (FGMs) to have a programmed and continuous material pouring is presented. Microscopic examination and studying the desired gradient in various samples as well as studying the effects of volume fraction of constituents on microstructure, relative density and micro-hardness of the samples are other investigations presented in this article. The fabricated samples are made of Al powder as the matrix and Alumina (Al2O3) ceramic particles as the reinforcement. Functional gradient of Alumina particles distribution in the Al matrix along a cylindrical sample was applied using a novel material pouring device. After pouring the powder mixture with 10, 15, and 20 vol% of reinforcement into the die, various compacting pressures of 100, 200, 400, and 500 MPa were applied to the sample and sintering process under 700 oC temperature was carried out. The results show acceptable accuracy of the material pouring device after examining the distribution of reinforced particles. As well, it is obtained that as the volume fraction of Alumina particles increase, the relative density decreases and the Vickers micro-hardness enhances. So that, the most hardness in 20% Alumina sample is observed about 95.8 HV. In addition, as the compacting pressure increases, the relative density enhances up to 96%. In Al-15 vol% Al2O3 sample, increasing the compacting pressure from 200 to 500 MPa caused an improvement in micro-hardness by about 200%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Composites
  • Functionally graded materials (FGMs)
  • Aluminum
  • Alumina