بررسی اثر سرعت دوران روی ریزساختار آلیاژ هایپریوتکتیک A390

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار،دانشکده‌ی مهندسی مواد و متالورژی،دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشجوی ارشد دانشکده متالورژی دانشگاه علم و صنعت

3 دانشیار ، دانشکده‌ی مهندسی مواد و متالورژی،دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

مواد هدفمند با زمینه ی آلومینیومی به سبب مزیت استحکام ویژه‌ی بالا و مقاومت سایشی خوب، می‌توانند کاربردهای زیادی در صنایع هوافضا و خصوصاً خودروسازی داشته باشند که با بررسی‌های بیشتر می‌توان شرایط بهینه را برای رسیدن به این خواص از طریق ریخته‌گری گریز از مرکز به دست آورد. آلیاژ هایپریوتکتیک A390 به‌عنوان آلیاژ اصلی و با سرعت‌های دوران 800، 1200، 1400، 1600 و 2000 دور بر دقیقه توسط دستگاه گریز از مرکز عمودی به شکل بوش استوانه‌ای ریخته‌گری شد. ریزساختار نمونه‌ها توسط میکروسکوپ نوری بررسی شد. همچنین نمودار کسر حجمی ذرات مقاوم‌ساز از دیواره‌ی داخلی تا دیواره‌ی خارجی به همراه سختی نمونه‌ها بررسی شد. مشخص شد به دلیل دانسیته ی کمتر ذرات مقاوم‌ساز سیلیسیم اولیه نسبت به آلومینیوم مذاب، این ذرات در اثر نیروی گریز از مرکز به سمت دیواره‌ی داخلی نمونه حرکت کرده و توزیع گرادیانی آن‌ها از دیواره‌ی داخلی تا ناحیه‌ی میانی نمونه ایجاد می‌گردد. سرعت دوران 1400 دور بر دقیقه به‌عنوان سرعت بهینه و نمونه‌ی ریختگی گریز از مرکز شده با سرعت دوران 1400 دور بر دقیقه به‌عنوان نمونه‌ی بهینه انتخاب شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An investigation on the effect of rotational speed on microstructure of A390 hypereutectic alloy

نویسندگان [English]

  • Hasan Saghafian 1
  • Ali Farzaneh 2
  • Hosein Razavi 3
1 Associate professor, School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology,
2 Associate professor, School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology,
3 Associate professor, School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology,
چکیده [English]

Functionally graded aluminum matrix composites to the advantage of lightness as same as high hardness and good wear resistance can have many applications in the aerospace and automotive industry, which with more investigations can be reached to the optimum condition by centrifugal cast method. A390 hypereutectic alloy was cast cylindrically as the base alloy with rotational speed of , 1200, 1400, 1600 & 2000rpm by vertical centrifugal cast method. The Microstructures of samples were investigated by optical microscope. Also the volume fraction of reinforcement particles and their hardness from inner wall through outer wall were investigated. It was found because of smaller density of primary Si particles than molten Al, These particles were moved to the inner wall of the samples due to centrifugal force and were distributed from inner layer through middle layer as gradient. The rotational speed of 1400 rpm was chosen as optimum speed and therefore the centrifugal sample with rotational speed of 1400 rpm was chosen as optimum sample.

کلیدواژه‌ها [English]

  • A390 hypereutectic alloy
  • centrifugal cast method
  • volume fraction of reinforcement particles
1)       Yan-Bo Z, Chang-Ming L. "Characteristics of two Al based functionally gradient composites reinforced by primary Si particles and Si/in situ Mg2Si particles in centrifugal casting". Trans.NonferrousMet.Soc.2010; vol. 20: pp-361-370.

2)       Rajan, T.P.D,Pai B. "Formation of solidification microstructures in centrifugal cast functionally graded aluminium composites". Transactions ofThe Indian Institute of Metals. 2009; vol. 62: pp-383-389.

3)       Rajan, T.P.D. Pillai R M, Pai B. "Characterization of centrifugal cast functionally graded aluminum-silicon carbide metal matrix composites". materials characterization. 2010; vol. 61, pp-923 – 928.

4)       Zhang, J., et al."Hypereutecticaluminium alloy tubes with graded distribution of Mg Si particles prepared by centrifugal casting". Materials and Design. 2000; vol. 21: pp-149-153.

5)       Ogawa. T, Watanabe. Y."Theoretical study on fabrication of functionally graded material with density gradient by a centrifugal solid-particle method". Composites: Part A applied science and manufacturing. 2006; vol. 37: pp-2194-2200.

6)       R. kissling, "A Hypereutectic Alloy, AFS transactions". 2004; vol 11: pp-347-352.

7)       Rodhakrishna K, Joy V A,Seshan S, "Studies on Refinement of Al-Si cast Alloys". Indian foundry Journal. 1985; No 3: pp-13-20.

8)       venkateswaram S,Mallya, R M, "Effect of trace elements on the fluidity of Hypereutectic Al-Si Alloys using the vacuum suction technigu". cast Metals. 1992; Vol. 5: pp2-5.

9)       Watanabe, Y.; Fukui, Y, "Microstructures and mechanical properties of functionally graded materials fabricated by a centrifugal method", rec. res. develop. Metall. Mater. Sci. 2000; Vol. 4: pp-51-93.

10)   MohammadiRahvard M, Tamizifar M,Boutorabi M A,GholamiShiri S, "Characterization of the graded distribution of primary particles and wear behavior in the A390 alloy ring with various Mg contents fabricated by centrifugal casting". Materials and Design. 2014; Vol. 56: pp-105–114.

11)   Wang R, Lu W, Hogan L M, "Growth morphology of primary silicon in cast Al-Si alloys and the mechanism of concentric growth". Journal of Crystal Growth. 1999; vol. 207: pp43-54.

12)   Watanabe Y, Kawamoto A, and Matsuda K, "Particle size distributions in functionally graded materials fabricated by the centrifugal solid-particle method". Composites Science and Technology. 2002; Vol.62: p-881-888.

13)   Zhou J X, Shen X, Wang H, "Gas-liquid Two Phase Flow Modelling of Incompressible Fluid and Experimental Validation Studies in Vertical Centrifugal Casting". Materials Science and Engineering. 2015; Vol. 84: Conference 1.

14)   Adelakin T K,Suárez O M, "Study of Boride-Reinforced Aluminum Matrix Composites Produced via Centrifugal Casting. Materials and Manufacturing Processes". 2011; Vol. 26: pp-338-345.

15)   Chirita, G., Soares D, and Silva F S, "Advantages of the centrifugal casting technique for the production of structural components with Al–Si alloys". Materials and Design. 2008; vol. 29: pp-20-27.

16)   Watanabe, Y. and Oike S, "Formation mechanism of graded composition in Al–Al2Cu functionally graded materials fabricated by a centrifugal in situ method".ActaMaterialia. 2005; vol. 53: p-1631-1641.

17)   El. Rooy, "Summary of technical information on Hypereutectic Al-Si Alloys". AFS transactions. 1972:, pp-421-426.