مهندسی متالورژی

مهندسی متالورژی

تاثیر اندازه ذرات و عملیات شیمیایی پودر مس بر ریزساختار و خواص کامپوزیت های درجای Al-Al2Cu تهیه شده از روش آلیاژ سازی مکانیکی و تف جوشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
فرشاد اخلاقی 1
علیرضا ابن علی 2
1 استاد دانشگاه تهران
2 North Kargar Ave. Faculty of Engineering, University of Tehran
10.22076/me.2024.2026834.1400
چکیده
در این تحقیق کامپوزیت های Cu2 Al-Alاز روش در جا از طریق آلیاژ سازی مکانیکی مخلوط پودری حاوی آلومینیم و ده درصد وزنی مس (در دو اندازه مختلف)، پرس سرد و تف جوشی ساخته شدند. به منظور بررسی تاثیر عملیات شیمیایی ذرات پودر مس اولیه بر ریزساختار و خواص کامپوزیت ها، در تهیه برخی از نمونه ها عملیات شستشوی پودر مس با استفاده از %15HCl انجام شد. ریز سختی پودرهای اولیه و آسیا کاری شده و نیز ریز سختی، درصد تخلخل و ماکروسختی کامپوزیت های حاصله اندازه گیری شدند و ریز ساختار کامپوزیت ها به وسیله میکروسکوپ نوری مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج این تحقیق در مورد مخلوط پودری آسیا شده Al-Cu قبل از تف جوشی و نیز در مورد نمونه های کامپوزیتی تف جوشی شده بیانگر تاثیر مثبت عملیات شستشو روی افزایش ریزسختی، کاهش تخلخل و افزایش ماکروسختی بود که سبب اندرکنش کامل بین آلومینیم و مس و توزیع یکنواخت تر ترکیب بین فلزی Al2Cu در زمینه آلومینیم شده بود. در ضمن در کلیه موارد مذکور استفاده از مس ریز در مقایسه با مس درشت باعث افزایش اندرکنش موثر‌تر بین آلومینیم و مس و بهبود کیفیت نمونه ها شده بود.
کلیدواژه‌ها
کامپوزیت‌درجایAl-Al2Cu
مخلوط پودری آلومینیم-مس
شستشوی شیمیایی
اندازه پودر مس
تخلخل
سختی

عنوان مقاله English

Effect of copper powder size and chemical treatments on microstructure and properties of in-situ Al-Al2Cu composites prepared by mechanical milling and sintering.

نویسندگان English

Farshad Akhlaghi 1
Alireza Ebne Ali 2
1 North Kargar Ave. Faculty of Engineering, University of Tehran
2 North Kargar Ave. Faculty of Engineering, University of Tehran
چکیده English

In the present investigation, Al-Al2Cu composites prepared in-situ via mechanical alloying of a powder mixture containing Al and 10wt.% of two different sizes of Cu powders, cold pressing and sintering. In order to investigate the effects of chemical treatments on the microstructure and properties of composites, in a number of experiments, the as-received Cu powders treated with 15% HCl. The micro-hardness of the as-received and the milled powders as well as the micro-hardness, porosity and macro-hardness of the produced composites quantified and the microstructure of composites studied via light microscopy. The results of this investigation on the Al-Cu powder mixture before sintering as well as on the sintered composite samples revealed the positive effect of chemical treatment on enhanced micro-hardness, decreased porosity and increased macro-hardness of the samples due to more effective interaction between Al and Cu and improved distribution of the Al2Cu intermetallic within the Al matrix. In addition, in all the performed experiments, using fine instead of coarse Cu powders resulted in enhanced interaction between Al and Cu particles and improved quality of samples.

کلیدواژه‌ها English

Insitu AlAl2Cu composite
Al-Cu powder mixture
Chemical treatment
Cu powder particle size
Porosity
Hardness
1- D. Huda, El Baradie, M.A. and Hashmi, M.S.J., "Metal-matrix composites: Manufacturing aspects. Part I". Journal of materials processing technology,1993, 37(1-4),513-528
2- S. Kohara, Mater. "Manufacturing. Process".,5 (1990) 51
3- J.D. Torralba, C.E. Da Costa and  F.Velasco, "P/M aluminum matrix composites: an overview", Journal of Materials Processing Technology, 2003,133(1-2), 203-206.
4- F. Akhlaghi, A.Lajevardi and H.M. Maghanaki, “Effects of Casting temperature on the Microstructure and wear resistance of compocast A356/SiCp composites: a comparison between SS and SL routes”, Journal of Materials Processing Technology, 2004, 155-156, 1874-1880.
 
5- M. Rasouli, F. Akhlaghi, O.O. Ojo and M. Paidar, “Preparation and characterization of in-situ Al-AlXNiY composites via reactive infiltration”, Journal of Alloys and Compounds, 2019, 780, 829-845. 
6- M. MuratoÄŸlu, O. Yilmaz and M. Aksoy, “Investigation on diffusion bonding characteristics of aluminum metal matrix composites (Al/SiCp) with pure aluminum for different heat treatments”, Journal of Materials Processing Technology, 2006, 178, 211-217.
 
7- S. Mahdavi and F. Akhlaghi, “Fabrication and characteristics of Al6061/SiC/Gr hybrid composites processed by in situ powder metallurgy method”, Journal of Composite Materials, 2013, 47(4), 437- 447.
 
8- R.M. Aikin, "The mechanical properties of in-situ composites", JOM, 1997, 49(8), 35-39.
9- S.L.Pramod, S.R. Bakshi and B.S. Murty, "Aluminum-based cast in situ composites: a review “, Journal of  Materials Engineering and Performance", 2015, 24(6), 2185-2207.
10- M. Aravind, P. Yu, M.Y. Yau and D.H. Ng, "Formation of Al2Cu and AlCu intermetallics in Al(Cu) alloy matrix composites by reaction sintering", Journal of Materials Science and Engineering: A, 2004, 380(1-2), 384-393.
11- Y.J. Guo, G.J. Qiao, W.Z. Jian, and X.H. Zhi," Microstructure and tensile behavior of Cu–Al multi-layered composites prepared by plasma activated sintering", Journal of Materials Science and Engineering. A, 2010, 527(20), 5234.
12- Y.Q. Han, L.H. Ben, J.J. Yao and C.J. Wu, "Microstructural characterization of Cu/Al composites and effect of cooling rate at the Cu/Al interfacial region", International Journal of Minerals, Metallurgy and  Materials, 2015, 22(1), 94-101.
13- Y. Watanabe and S. Oike, "Formation mechanism of graded composition in Al–Al2Cu functionally graded materials fabricated by a centrifugal in situ method", Acta materialia, 2005, 53(6), 1631-1641.
14- J.B. Liu, L.M. Wang, and J.S. Jiang, "Al2Cu/α-Al composite coating prepared by plasma surface metallurgy", Journal of  Materials Letters, 2008, 62(10-11), 1569-1571.
15- M.M. Tash, and E.R. Mahmoud, "Development of in-situ Al-Si/CuAl2 metal matrix composites: microstructure, hardness, and wear behavior", Materials, 2016, 9(6), 442.
16- M. Azizieh, D. Iranparast, M.A.G. Dezfuli, Z. Balak and H.S. Kim, "Fabrication of Al/Al2Cu in situ nanocomposite via friction stir processing", Journal of Transactions of Nonferrous Metals Society of China, .2017, 27(4), 779-788.
17- H C.J. Su, , P.W. Kao, and  N.J. Ho, "Ultrafine-grained Al–Al2Cu composite produced in situ by friction stir processing", Scripta Materialia, 2005, 53(3), 341-345.
18- Y.Q. Han, L.H. Ben, J.J. Yao and  C.J. Wu, " Microstructural characterization of Cu/Al composites and effect of cooling rate at the Cu/Al interfacial region", International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials,  2003, 22(1), 94-101.
19- K. Rajasekhar, V.S. Babu and M.J. Davidson, "Interfacial microstructure and properties of Al-Cu functionally graded materials fabricated by powder metallurgy method", Materials Today: Proceedings 2020.

  • تاریخ دریافت 31 فروردین 1403
  • تاریخ بازنگری 03 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش 11 تیر 1403