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

Abstract

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.