نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

برای ارزیابی تأثیر افزودن جوانه‌زا بر ایجاد ریزساختار درجه‌بندی شده در ریخته‌گری گریز از مرکز، دو استوانه از کامپوزیت Al-۱۳,۸wt.%Mg۲Si، یکی دارای یک درصد وزنی ماده جوانه‌زای Al-۵Ti-B و دیگری فاقد ماده جوانه‌زا، در یک ماشین ریخته‌گری گریز از مرکز عمودی ریخته‌گری شد. سپس ترکیب شیمیایی، ریزساختار و فازهای ریزساختاری در مقاطع شعاعی مختلف استوانه‌های ریختگی به‌ترتیب با استفاده از روش پلاسمای جفت شده القایی (ICP)، میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی و پراش سنجی اشعه X مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهند که به‌واسطه رژیم گرمایی حاکم بر ریخته‌گری استوانه و نوع انجماد خاص حاکم بر دگرگونی یوتکتیکی در کامپوزیت دارای ماده جوانه‌زا، ترکیبات دارای تیتانیم و بور حاصل از ماده جوانه‌زا در حین انجماد از لایه خارجی به لایه میانی استوانه پس زده شده، منجر به تشکیل ذرات اولیه Mg۲Si و فاز غیریوتکتیکی Al(α) در لایه میانی می‌شوند. هم‌چنین به‌خاطر چگالی پایین ذرات Mg۲Siاولیه و جدایش آن‌ها در خلاف جهت نیروی گریز از مرکز (مطابق رابطه استوکس)، یک تجمع بالایی از آن‌ها در لایه داخلی استوانه‌های ریختگی پس از انجماد مشاهده می‌شود.

---

در پژوهش حاضر فرایند ریخته­گری گریز از مرکز برای تولید جفت فلزی منیزیم-آلومینیم مورد استفاده قرار گرفت. مذاب منیزیم در دمای ۷۰۰ درجه سانتی­گراد با نسبت­های حجمی مذاب-جامد ۵/۱ و ۳ درون جامد آلومینیمی پیش­گرم شده تا دمای ۴۵۰ درجه سانتی­گراد و در حال دوران در سرعت­های ۸۰۰، ۱۲۰۰، ۱۶۰۰ و ۲۰۰۰ دور بر دقیقه ریخته­گری شد. نمونه­ها درون دستگاه ریخته­گری گریز از مرکز تا رسیدن به دمای ۱۵۰ درجه­ی سانتی­گراد به آرامی سرد شدند. بررسی­های تاثیر نسبت حجمی مذاب-جامد نشان داد که افزایش نسبت حجمی از ۵/۱ به ۳، 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 Al_۳Mg_۲ و Al_۱۲Mg_۱۷ و ساختار یوتکتیک δ+Al_۱۲Mg_۱۷ (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.