مواد پیشرفته در مهندسی

مواد پیشرفته در مهندسی

مقایسه تأثیر جوانه‌زای Al-5Zr بر ریزساختار آلیاژ یوتکتیک Al-13.8wt.%Mg2Si در ریخته‌گری ثقلی و گریز از مرکز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مواد، دانشگاه بناب، بناب، ایران
2 پژوهشکده مواد پیشرفته ایران، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی تبریز، تبریز، ایران
چکیده
مقدمه و اهداف: مواد هدفمند، خانواده پیشرفته‌ای از کامپوزیت‌ها هستند که ریزساختار آن‌ها به‌طور پیوسته در امتداد خاصی تغییر می‌کند. هدف اصلی این مقاله، مطالعه ریزساختار آلیاژ یوتکتیک Al-13.8 wt.% Mg2Si فراوری‌شده با ریخته‌گری گریز از مرکز و ریخته‌گری ثقلی و مقایسه تاثیر افزودن جوانه‌زای Al-5Zr بر تغییرات ریزساختار ریختگی آن‌ها است.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق با ریخته‌گری ثقلی و گریز از مرکز آلیاژ Al-13.8wt.%Mg2Si و افزودن مقدار مناسبی از جوانه‌زای Al-5Zr، تغییرات ریزساختار در جهت شعاعی استوانه‌ ریختگی با نمونه‌های ریخته‌گری ثقلی مورد مقایسه قرار گرفت. ترکیب شیمیایی و ریزساختار نمونه‌ها، به‌ترتیب با استفاده از طیف‌سنجی توزیع انرژی اشعه ایکس و میکروسکوپ نوری مورد مطالعه قرار گرفت.
یافته‌ها: ریزساختار استوانه ریخته‌گری گریز از مرکز بدون جوانه‌زای Al-5Zr، سلول‌های یوتکتیک ستونی Al/Mg2Si را در جهت شعاعی و تجمع ذرات اولیه Mg2Si را در لایه داخلی نشان داد. در نمونه دارای جوانه‌زای Al-5Zr، مورفولوژی فازهای ثانویه Mg2Si از شکل مکعبی به شکل حروف چینی تغییر یافت. اما ریزساختار نمونه ریخته‌گری ثقلی مرسوم حاوی زیرکونیوم و فاقد آن، سلول‌های یوتکتیک Al/Mg2Si بدون توزیع هدفمند مشخص، تجمعی از ذرات اولیه و سبک Mg2Si را در لایه بالایی استوانه ریختگی نشان داد که ناشی از جدایش این ذرات در خلاف جهت نیروی جاذبه به‌سمت بالا می‌باشد.
نتیجه‌گیری: ریزساختار استوانه‌ ریختگی فراوری‌شده با ریخته‌گری گریز از مرکز حاوی جوانه‌زای Al-5Zr، توزیع هدفمندی از سلول‌های یوتکتیکی Al/Mg2Si و تجمع و کاهش اندازه ذرات Mg2Si را در لایه شعاعی داخلی استوانه ریختگی نشان داد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Comparison of the Effect of Al-5Zr Inoculant on the Microstructure of Al-13.8wt.% Mg₂Si Eutectic Alloy by Gravity and Centrifugal Casting Methods

نویسندگان English

Masomeh Ghayebloo 1
Ahad Samadi 2
1 1. Department of Materials Science and Engineering, University of Bonab, Bonab, Iran, P.C. 55517-61167
2 Advanced Materials Research Institute, Faculty of Materials Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده English

Introduction and Objectives: Functionally graded materials are an advanced class of composites which their microstructure change continuously in a specific direction. The main purpose of this paper is to study the microstructure of the Al-13.8 wt.% Mg2Si eutectic alloy produced by centrifugal and gravity casting methods and comparison the effect of addition of Al-5Zr inoculant on the changes in their casting microstructure.
Materials and methods: In this research, with gravity and centrifugal casting of Al-13.8wt.% Mg2Si alloy and adding an appropriate amount of Al-5Zr inoculant, microstructural changes in the radial direction of the casting cylinder were compared with gravity casting samples. The chemical composition and microstructural characteristics of the samples were studied using energy-dispersive X-ray spectroscopy and optical microscopy, respectively.
Results: The microstructure of the centrifugally cast Al-5Zr inoculant-free cylinder exhibited columnar Al/Mg2Si eutectic cells along the radial direction, accompanied with an accumulation of primary Mg2Si particles in the inner layer of the cylinder. Upon the addition of Al-5Zr inoculant, the morphology of Mg2Si secondary phases changed from cubic to Chinese script shape. However, the microstructure of the conventional gravity casting sample containing and without zirconium showed Al/Mg2Si eutectic cells without a specific targeted distribution, an accumulation of primary and light Mg2Si particles in the upper layer of the casting cylinder, which is due to the separation of these particles against the upward direction of gravity.
Conclusion: The microstructure of the cast cylinder processed by centrifugal casting containing Al-5Zr inoculant showed a targeted distribution of Al/Mg2Si eutectic cells and aggregation and reduction in the size of Mg2Si particles in the inner radial layer of the cast cylinder.

کلیدواژه‌ها English

Functionally graded materials
Centrifugal casting
Gravity casting
Al-13.8wt.% Mg2Si eutectic alloy
Segregation of particles
Al-5Zr inoculant

تحت نظارت وف بومی