بررسی اثر فشار پرس بر خواص کامپوزیت آلیاژ منیزیم- آلومینای تولید شده به روش ریخته‌گری نفوذی

Abstract

یکی از روش­های جدید برای ساخت مواد کامپوزیتی زمینه منیزیمی روش نفوذدهی مذاب به درون فوم­های سرامیکی می­باشد. در این تحقیق، تولید کامپوزیت زمینه منیزیمی AZ91- Al₂O₃ با روش ریخته­گری نفوذی فشاری مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور مذاب آلیاژ AZ91 تحت محافظت فلاکس MAGREXو با استفاده از کوره شعله­ای آماده شد و سپس درون قالب پیش­گرم شده در دمای ˚C 250 و حاوی فوم آلومینایی پیش­گرم شده در دمای ˚C 800 ریخته­گری شد. به منظور بررسی اثر فشار بر مذاب با استفاده از پرس، فشارهای MPa 50، 75 و 100 و به مدت 1 دقیقه روی مذاب اعمال شد تا انجماد کامل شود. آزمایش مشابهی نیز بدون اعمال فشار بر مذاب، به منظور مقایسه نتایج انجام شد. نتایج نشان داد که انجماد تحت فشار درصد تخلخل را به میزان % 60 نسبت به ریخته­گری ثقلی (تحت بار MPa 0) کاهش داد. با نفوذ دادن مذاب به فوم سرامیکی استحکام فشاری کامپوزیت نسبت به آلیاژ زمینه کاهش یافت که علت این امر تشکیل فاز MgAl₂O₄ غیریکنواخت و ناهمگن در فصل مشترک (ناشی از واکنش مذاب و آلومینا) و تنش­های حرارتی پس­ماند فشاری در فصل مشترک (به علت تفاوت ضرایب انبساط حرارتی آلیاژ زمینه و تقویت­کننده­ی سرامیکی) تشخیص داده شد. بعلاوه در کامپوزیت مذکور کاهش وزن در اثر سایش نسبت به آلیاژ زمینه کاهش چشمگیری یافت (حدود % 53) که علت این امر می­تواند ناشی از سختی ذاتی بالاتر آلومینا باشد. همچنین با اعمال فشار بر مذاب در حین انجماد به علت کاهش اندازه دانه و کاهش قابل ملاحظه تخلخل، نرخ سایش به مراتب کمتر از حالت مشابه ریخته­گری ثقلی شد. سایش چسبان مکانیزم غالب برای آلیاژ (بدون تقویت­کننده) و سایش خراشان و تورقی مکانیزم­های غالب برای کامپوزیت تشخیص داده شد.