خواص مکانیکی فوم فلزی A356 غنی شده با مس و اثر عملیات پیرسازی بر آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 کارشناس مهندسی متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

هدف از پژوهش حاضر  ابتدا ارایه دانش فنی ساخت فوم آلیاژی پایه آلومینیم است. به این منظور  فوم A356 تهیه شد و سپس مذاب A356 با 4 درصد مس آلیاژ سازی شد و سپس توسط عامل حباب زای TiH2 فوم فلز مذکور تهیه شد. وجود 4-5 درصد مس در آلیاژ A356 می تواند آن را مستعد به عملیات پیرسازی نماید. لذا سیکل عملیات پیرسازی برای فوم مذکور انجام گرفت و ساختار سلولی دو فوم و همچنین خواص مکانیکی آنها مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد ساختار فوم حاوی مس دارای حباب های گرد با سطح صاف می باشد در صورتیکه فوم آلیاژ A356 دارای حفره های با سطوح چروکیده و بیضوی بوده. خواص مکانیکی استحکام تسلیم و انرژی سطح زیر منحنی تنش-کرنش این دو نمونه نشان از افزایش 7/1 برابری استحکام نمونه حاوی مس و پیرسازی شده است. همچنین انرژی جذب آن طی آزمون فشاری تک محوره 160 درصد نسبت به نمونه عملیات حرارتی نشده افزایش یافت. لذا می توان برای دست یابی به خواص مکانیکی بالاتر بین 4-5 درصد مس به آلیاژ A356 افزود و سپس آن را به فوم تبدیل نمود و با عملیات انحلالی سازی در دمای510 درجه سلسیوس به مدت زمان 12 ساعت و سپس کوئنچ آن در آب سرد و به دنبال آن عملیات پیر سازی در دمای 160 درجه سلسیوس به مدت 3 ساعت روی فوم مذکور به هدف فوق دست یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of ageing heat treatment on the mechanical behavior of Cu rich A356 metal foam

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hossein Mirbagheri 1
  • Hamed Vali 2
  • Hasan Soltani 2
چکیده [English]

In this research the main purpose was finding and improving a technical and practical process to produce aluminum based foam. As a result; aluminum-A356 foam was produced using melting process, the molten A356 was alloyed by adding 4%Wt of Copper(4%WtCu-Al) to be apt for aging, then foam was produced by using TiH2 Nano scale powder as foaming agent. Ageing heat treatment cycle was performed on alloyed foam then cell structure and mechanical properties for both alloyed and not alloyed foam was compared. Results was shown cell structure for the foam with Cu is spherical with smooth layer which is crooked and elliptical that for A356-foam. The uniaxial compressive yield strength, as a result of this heat treatment cycle, was increased from 10 to 27.5 MPa, about 170% increase in yield strength. The energy absorption, was measured by uniaxial compressive loading, was shown an increase of about 160% for the aged alloy in comparison to non-heat-treated specimen. So to achieve this final properties adding 4-5 percent of Cu following the heat treatment cycle is the main result of this research. The cycle, solution process at 510 °C for 12 hours and then quenching in cold water, carrying on the process by aging at 160 °C for 3 hours culminate in best mechanical properties for A356+4%wt.Cu.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aging heat treatment
  • A356 Aluminum Foam
  • copper
  • Uniaxial compression test
  • Mechanical properties
  1. Ashby, M. F., Fleck, N., Evans, T., Hutchinson, J., Wadley, H., & Gibson, L. (2000). Metal Foams: A Design Guide. Butterworth-Heinemann.
  2. دانشمند, م. (1389). بررسی اثر مس بر ساختار سلولی و خواص مکانیکی فوم آلیاژ.A356 تهران: دانشگاه امیرکبیر.
  3. سلطانی, ح. (1393). بررسی عملیات پیرسازی فوم آلیاژ A356  حاوی عنصر مس بر خواص مکانیکی و جذب انرژی آن. تهران: دانشگاه امیرکبیر.
  4. طباطبائی مجد, س. ی. (1387). بررسی ساختار سلولی فوم های فلزی و مدلسازی آن. تهران: دانشگاه امیرکبیر.
  5. موحدی, ن., میرباقری, م. و حسینی, س. (1392). اثر عوامل ریخته گری در تولید فوم آلومینیمی A356  بر رفتار تغییر شکل پلاستیک طی آزمون فشار تک محوری. ریخته گری, 34.
  6. میرباقری, م. و پورغلام, ر. (1392). ریخته گری فوم آلومینیم A356 سلول بسته به کمک مخلوط مذاب و سیلیکون-دولومیت گرانوله و بررسی رفتار فشاری آن. ریخته گری, 38.
  7. میرباقری, م. و طباطبایی مجد, ی. (1392). اثر عوامل فرآیندی بر ساختار سلولی کف-جامد آلومینیمیA356-SiC ریختگی و کمی سازی تخلخل آن. ریخته گری, 56.
  8. والی, ح. (1393). بررسی اثر مس بر ساختار سلولی و خواص مکانیکی فوم آلیاژ A356. تهران: دانشگاه امیرکبیر.
  9. Bekheet, N., Gadelrab, R., Salah , M., & El-Azim, A. (2002). The effects of aging on the hardness and fatigue behavior of 2024 Al alloy/SiC composites. Materials and Design, 153-159.
  10. Bhakta , A., & Ruckenstein, E. (1997). Decay of standing foams: drainage, coalescence and collapse. Advances in Colloid and Interface Science, 1–124,.
  11. Bhushan, R., Kumar , S., & Das, S. (2013). Fabrication and characterization of 7075 Al alloy reinforced with SiC particulates. Int J Adv Manuf Technol, 611-624.
  12. Campana , F., & Pilone, D. (2009). Effect of heat treatments on the mechanical behaviour of aluminium alloy foams. Scripta Materialia, 679–682.
  13. Elbir, S., Yilmaz, S., Toksoy, A., & Guden, M. (2003). SiC-particulate aluminum composite foams produced by powder compacts: Foaming and compression behavior. Journal of Materials Science , 4745-4755.
  14. Farkašová, M., Tillová , E., & Chalupová, M. (2013). Modification of Al-Si-Cu cast alloy. Faculty of Mechanical Engineering, 210-215.
  15. Ip, S., Wang, Y., & Toguri, J. (1999). Aluminum Foam Stabilization by Solid Particles. Canadian Metall. Quarterly, 81-92.
  16. Mandal , D., & Viswanathan, S. (2013). Effect of heat treatment on microstructure and interface of SiC particle reinforced 2124 Al matrix composite. Materials Characterization, 73-81.
  17. Matijasevic-Lux, B., Banhart, J., Fiechter, S., Gorke, O., & Wanderka, N. (2006). Modification of titanium hydride for improved aluminium foam manufacture. Acta Materialia, 1887-1900.
  18. Miyoshi, T., Itoh, M., Akiyama, S., & Kitahara, A. (200). ALPORAS aluminum foam: production process, properties, and applications. Advanced Engineering Materials, 179–183.
  19. Raghavan, V. (2007). Al-Cu-Si (Aluminum-Copper-Silicon). Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 180-182.
  20. Sajjadi, S., Ezatpour , H., & Parizi, M. (2012). Comparison of microstructure and mechanical properties of A356 aluminum alloy/Al2O3 composites fabricated by stir and compo-casting processes. Materials and Design, 106-111.
  21. Vendra, L., & Rabiei, A. (2009). A comparison of composite metal foam's properties and other comparable metal foams. Materials Letters, 533–536.