نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

در این تحقیق، پدیده تشکیل تخلخل در آلیاژهای Al-Si بهسازی شده و عوامل مؤثر بر آن مورد مرور و بررسی قرار گرفت. عملیات بهسازی آلیاژهای ,Al-Si تخلخل را در قطعات ریختگی که به طور نسبی عاری از مکهای انقباضی‌اند، افزایش می‌دهد. البته در مذابهای بهسازی شده که به طور نسبی دارای مقدار هیدروژن کمی هستند (کمتر از Al، cc/100g 1/0)، تأثیر عملیات بهسازی بر افزایش تخلخل قابل ملاحظه نیست. در واقع تخلخلهای بوجود آمده در اثر عملیات بهسازی از نوع گازی‌اند. از طرفی تحقیقات به عمل آمده بیانگر این است که عناصر بهساز تأثیری بر مقدار هیدروژن محلول در مذاب نداشته و از این رو این عناصر نمی‌توانند از طریق افزایش هیدروژن در مذاب سبب افزایش تخلخل شوند. همچنین گرچه عملیات بهسازی سبب افزایش دامنه انجماد به میزانoC 10-4 می‌شود ولی افزایش جزیی تخلخل ناشی از این افزایش دامنه انجماد در حدی نیست که بتواند افزایش قابل ملاحظه تخلخل در اثر عملیات بهسازی را توجیه کند. از طرفی آخرین بررسی‌های به عمل آمده نشان‌دهنده آن است که کاهش تنش سطحی مذاب در اثر عملیات بهسازی با 02/0 درصد وزنی استرانسیم بسیار جزئی (5%) است، از این رو عملیات بهسازی از طریق کاهش تنش سطحی مذاب نیز نمی‌تواند سبب افزایش تخلخل شود. علاوه بر این گرچه محققان زیادی معتقدند که استرانسیم با افزایش سرعت اکسایش مذاب و بنابر این با افزایش مقدار آخال اکسیدی در مذاب سبب افزایش تخلخل می‌شود، ولی مشاهدات سیستماتیک به عمل آمده بیانگر عدم مشارکت فیلمها و آخال اکسیدی استرانسیم در تشکیل تخلخل در آلیاژهای بهسازی شده است. استرانسیم و سایر عناصر بهساز دیگر که سبب افزایش تخلخل می‌شوند (سدیم و کلسیم)، تمایل زیادی به تشکیل ترکیبات بین فلزی چند گانه با آلومینیم و سیلیسیم در دامنه انجماد دارند. مطالعات سیستماتیک به عمل آمده نشان دهنده حضور و مشارکت ترکیبات بین فلزی استرانسیم (احتمالاً Al2Si2Sr)، در مجاورت بیشتر تخلخلهاست، بنابراین عملیات بهسازی با استرانسیم می‌تواند با تشکیل این ترکیبات بین فلزی در دامنه انجماد سبب افزایش تخلخل شود.

---

در پژوهش حاضر فرایند ریخته­گری گریز از مرکز برای تولید جفت فلزی منیزیم-آلومینیم مورد استفاده قرار گرفت. مذاب منیزیم در دمای 700 درجه سانتی­گراد با نسبت­های حجمی مذاب-جامد 5/1 و 3 درون جامد آلومینیمی پیش­گرم شده تا دمای 450 درجه سانتی­گراد و در حال دوران در سرعت­های 800، 1200، 1600 و 2000 دور بر دقیقه ریخته­گری شد. نمونه­ها درون دستگاه ریخته­گری گریز از مرکز تا رسیدن به دمای 150 درجه­ی سانتی­گراد به آرامی سرد شدند. بررسی­های تاثیر نسبت حجمی مذاب-جامد نشان داد که افزایش نسبت حجمی از 5/1 به 3، به دلیل غلبه نیروی انقباضی بر برایند نیروهای وارد بر فصل مشترک، منجر به از بین رفتن اتصال متالورژیکی در فصل مشترک منیزیم-آلومینیم می­شود. بررسی­های تحلیل میکروسکوپی الکترونی مجهز به طیف‌سنج پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) و پرتو ایکس (XRD) نشان داد که ترکیبات بین فلزی Al₃Mg₂ و Al₁₂Mg₁₇ و ساختار یوتکتیک δ+Al₁₂Mg₁₇ (δ محلول جامد منیزیم در آلومینیم) در فصل مشترک تشکیل می­شوند. تصویر میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) از سطح آلومینیم نشان داد که سطح در ابعاد اتمی دارای پستی و بلندی است که می‌تواند منجر به تشکیل حفره­های گازی در فصل مشترک شود.

---

در این پژوهش تولید کامپوزیت درجا به روش سنتز احتراقی آلومینوترمیک در سیستم Al-V₂O₅-NiO مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور مخلوط پودرهای Al، V₂O₅ و NiO با نسبت استوکیومتری به‌ترتیب با درصد مولی 1:1:11 به‌مدت یک ساعت آسیاب‌کاری و سپس تحت تراکم قرار گرفتند. برای بررسی دماهای وقوع تحولات فازی از تجزیه حرارتی افتراقی استفاده شد. نمونه‌های خام با توجه به دمای پیک واکنش‌ها در تجزیه حرارتی افتراقی، تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. بررسی الگوهای پراش پرتو ایکس تشکیل فازهایی همانند فاز Al₃V و Al₃Ni₂ در دماهای مختلف زینترینگ را نشان می‌دهد. بررسی‌های ریزساختاری و فازی نشان داد که در طی زینترینگ تا قبل از دمای 700 درجه سانتی‌گراد، فاز Al₃V تشکیل نمی‌شود و در دمای 880 درجه سانتی‌گراد فاز Al₃Ni₂ تشکیل و بعد از درجه حرارت 950 درجه سانتی‌گراد نیز به فاز Al₄Ni₃ تبدیل می‌شود. به‌علاوه بعد از درجه حرارت 950 درجه سانتی‌گراد فاز Al₃V به فاز Al₂₃V₄ تبدیل می‌شود. بررسی سختی و چگالی نیز نشان داد که این دو متغیر با افزایش درصد تقویت کننده‌ها، افزایش می‌یابند.