بررسي متغيرهاي موثر در انجماد نفوذي كنترل شده (CDS) آلياژ آلومينيم 2024

كارشناسي ارشد

شكل ريزي آلياژ‌هاي كارپذير آلومينيوم همواره مورد توجه بوده است. طي چهل سال گذشته، براي شكل‌ريزي اين آلياژها از روش‌هاي فرآوري نيمه‌جامد استفاده شده است. از بين روش‌هاي مختلف فرآوري نيمه‌جامد، تنها تيكسوكستينك يا تيكسوفرمينگ قادر به توليد نزديك به شكل نهايي اين آلياژها بوده است كه به دليل بهره‌وري پايين و نياز به استفاده از شمش¬هاي تيكسوتروپيك با اقبال صنعتي چنداني مواجه نشده است. فرآيند انجماد نفوذي كنترل شده (CDS)، يك نوآوري در توليد آلياژهاي آلومينيوم كار‌پذير محسوب مي‌شود كه طي آن با مخلوط كردن دو مذاب با جرم گرمايي مختلف، ريزساختاري غير دندريتي شبيه به آنچه از از طريق فرآيندهاي پيچيده¬ي نيمه جامد قابل دست¬يابي است حاصل مي¬شود. به رغم سادگي و بهره¬وري بالا، استفاده از اين فرايند مستلزم ايجاد توافقي بين بيشينه نرخ سرمايش و اختلاط كامل دو مذاب است. درپژوهش حاضر به منظور بررسي تأثير نرخ سرمايش بر اين فرآيند و بهينه كردن آن در فرآيند CDS آلياژ كارپذير 2024 در شش قالب چدني استوانه‌اي با ضخامت‌هاي 2، 4، 6، 8 و 10 ميليمتر، در شرايط يكسان به دو روش معمولي و CDS ريخته¬گري شد. با قراردادن يك ترموكوپل در ارتفاع و فاصله¬ي معيني از ديواره¬ي قالب¬ها، با استفاده از روش آناليز حرارتي كامپيوتري امكان ثبت منحني سرد شدن و اندازه¬گيري نرخ سرمايش فراهم شد. ريز ساختار نمونه‌ها با استفاده از ميكروسكوپ‌هاي نوري (OM) و الكتروني روبشي (SEM)، بررسي شد. نتايج حاكي از افزايش تمايل به اختلاط ناكامل با افزايش نرخ سرمايش است. بهترين حالت اختلاط با قالب mm1 و نرخ سرمايش oC/s 5/0 حاصل شد. چنين نرخ سرمايش پاييني منجر به طولاني شدن انجماد و ايجاد حفرات گازي و انقباضي در ساختار مي‌شود. در قالب‌هاي mm6 و mm8 با نرخ سرمايش oC/s 1.5 و oC/s 2.2 يك ريزساختار غيردندريتي عاري از حفرات (عيوب گازي و عيوب انقباضي) مشاهده شد. نتايج آناليز عنصري EDS نشان داد كه فرآيند CDS تاثير چنداني بر فازهاي بين فلزي ندارد. واژه‌هاي كليدي: تيكسوكستينگ؛ رئوكستينگ؛ انجماد نفوذي كنترل‌شده (CDS)؛ آلياژ آلومينيوم؛ نرخ سرمايش؛ نيمه جامد

192195

دانشگاه علم و صنعت ايران

ريخته گري

دكتر مهدي ديواندري - دكتر حسن ثقفيان