تاثیر اندازه سلول‌ها بر ریزساختار و رفتار مکانیکی فوم‌های ترکیبی چدن نشکن متشکل از گوی‌های توخالی آلومینایی

Abstract

فلزات سلولی و فوم‌های فلزی که به عنوان دسته‌ای از مواد مهندسی جدید شناخته می‌شوند، دارای ویژگی‌های منحصر به فردی هستند و در نتیجه، می‌توانند در بسیاری از کاربردهای صنعتی به صورت موفقیت‌آمیز مورد استفاده قرار گیرند. در این پژوهش، گوی‌‌های توخالی آلومینایی به منظور ایجاد سلول‌ها در چدن نشکن به کار گرفته شدند. فرآیند تولید گوی‌های توخالی آلومینایی شامل پوشش‌دهی دانه‌های پلی‌استیرن به عنوان زیرلایه توسط مخلوطی از پودرهای آلومینا و سیلیکات سدیم و استفاده از عملیات حرارتی به منظور خروج پلی‌استیرن می‌باشد. سپس، به منظور تولید فوم‌های ترکیبی چدنی از روش ریخته‌گری ماسه‌ای استفاده گردید. بعد از تهیه قالب‌، گوی‌های توخالی آلومینایی درون حفرات قالب جای داده شدند و در نهایت، مذاب‌‌ریزی انجام شد. نمونه‌های ریختگی سنگ‌زنی شدند و مطالعات میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون فشار بر روی آن‌ها صورت گرفت. نتایج نشان می‌دهد که کاهش اندازه سلول‌ها منجر به بهبود رفتار فشاری فوم‌های چدنی می‌گردد. ریزساختار نمونه‌های تولیدی شامل پرلیت به همراه گرافیت‌های کروی احاطه شده با فریت است. در نمونه‌هایی که حاوی گوی‌های آلومینایی کوچک‌تر هستند، ضخامت دیواره سلول‌ها کاهش و بنابراین، سرعت سرد شدن افزایش می‌یابد. در نتیجه، سریع سرد شدن دیواره سلول‌ها در این نمونه‌ها موجب ایجاد فاز کاربید در ریزساختار می‌شود.