پروژه تاثیر ارتعاشات مکانیکی بر ساختار میکروسکوپی آلومینیوم

چکیده :

اثر لرزش مکانیکی با فرکانس های غیر ثابت وشیب ثابت روی ساختارهای میکرو و خصوصیات مکانیکی آلومینیوم A380  مورد بحث قرار گرفت .پایان بسامد بهترین لرزش و بهسازی های مکانیکی بخاطر لرزش و اندازه گیری کمیت اجزای ساختار میکرو ، هدف تحقیق است . پس ، نمونه های A380 مذاب تحت ۷ بسامد مختلف قرار گرفته است و بدون استفاده از اصلاح کننده آنها ریخته گری می شوند .با داشتن نتایج تجربیات انجام شده ، فرکانس نمونه گیری ریخته گری شده بعنوان بهترین فرکانس با ۷۶/۵۴ درصد با ۶۰ هرتز کاهش فاصله بندی دندریت ، ۱/۷ درصد کاهش در چگالی ، ۴۳% کاهش انبساط بازده ، ۳۵/۵۰ % کاهش در قابلیت کششی و سرانجام ۶/۲۹۱ % در درصد افزایش طول ( کشیدگی ) مطرح شده است . در واقع بکارگیری لرزش نه تنها باعث کاهشی کلی در اندازه ی اجزای ساختار میکرو می شود . بلکه کاهش و انتقال تخلخل را امکان می سازد ، و نبود مذاب های داده شده یک راه تأثیر گذار در میان تشدید پدیده ای بنام feed را فراهم خواهد ساخت .

فهرست  مطالب.. صفحه

فصل اول مقدمه. ۱

مقدمه. ۲

١-١-طبقه بندی آلیاژهای آلومینیوم. ۳

١-١-١-آلیاژهای Al-Si: 3

١-١-۴- مشخصات کلی آلیاژ Al-Cu: 5

١-٢-اولین کاربرد ارتعاشات.. ۵

١-٣-تعریف ارتعاشات.. ۵

١-۴-مقایسه ارتعاشات مکانیکی با ارتعاشات الکترومغناطیس… ۷

١-۵-ارتعاشات التراسونیک… ۷

١-۵-١تاثیر ارتعاشات  التراسونیک بر مورفولوژی Si یوتکتیک… ۸

١-۶-آنالیز ترکیب شیمیایی برخی آلیاژهای آلومینیوم با سیلسیم بالا. ۹

١-۶-١-آلومینیوم       A360 9

1-6-2- کاربردها ۹

۱-۶-۳- خواص مکانیکی.Al360 9

1-6-4- خواص الکتریکی: ۱۰

۱-۶-۵- خواص آلومینیوم. ۱۰

۱-۶-۶- مشخصات ساختاری: ۱۰

۱-۶-۷- مشخصات حجمی : ۱۰

١-۷-آلومینیومA380 11

1-7-1- کاربردها ۱۱

۱-۷-۲-خواص مکانیکی: ۱۱

۱-۷-۳- خواص حرارتی: ۱۲

۱-۷-۴- خواص حرارتی: ۱۲

۱-۷-۵- مشخصات ساختاری: ۱۲

۱-۷-۶- درجه حرارت اجرای آنیل: ۱۲

۱-۷-۷- درجه حرارت تنش‌زدایی: ۱۲

۱-۷-۸-  مشخصات حجمی: ۱۲

۱-۷-۹- خواص الکتریکی: ۱۳

١-۸-آلومینیوم         A383. 13

1-8-1- کاربردها ۱۳

۱-۸-۲- خواص مکانیکی: ۱۳

۱-۸-۳- خواص حرارتی: ۱۴

۱-۸-۴- مشخصات ساختاری: ۱۴

١-۸-۵- آلومینیوم             A390 15

1-8-6-کاربردها ۱۵

۱-۸-۷-خواص حرارتی: ۱۵

۱-۸-۸- مشخصات حجمی: ۱۵

فصل دوم بررسی عوامل موثر برریز دانگی آلیاژهای آلومینیوم. ۱۶

٢- بررسی روشهای مختلف ریز کردن دانه. ۱۷

٢-١-روشهای گرمایی: ۱۷

٢-١-١- تاثیر سرعت سرد کردن بر اندازه دانه: ۱۷

٢-١-٢-اثر فوق ذوب بر ریز دانگی آلیاژهای آلومینیوم: ۱۹

٢-١-٣- تاثیر فشار در ریز کردن دانه ها : ۱۹

٢-٢- روشهای شیمیایی.. ۱۹

٢-٢-١- ریز دانگی با استفاده از ریز کننده ها: ۱۹

۲-۲-۲-استفاده از پودر فلزات بعنوان جوانه زا: ۲۰

٢-٣- روشهای دینامیکی.. ۲۱

٢-٣-١-ریزکردن دانه هاازطریق همزدن مذاب بااستفاده ازحبابهای گازدرخلال انجماد : ۲۱

٢-٣-٢- ریز کردن دانه ها با استفاده از پوششهای فرار: ۲۲

٢-٣-٣- بررسی اثرات لرزانش مذاب در خلال انجماد بر روی ریز دانگی آلیاژهای آلومینیم : ۲۳

۲-۴- روش همزدن مکانیکی.. ۲۴

٢-۴-١-بررسی اثر شرایط مختلف همزدن مکانیکی بر ساختار انجمادی آلیاژAL-20%Si 24

٢-۴-٢-مواد لازم جهت آزمایش همزدن مذاب.. ۲۴

٢-۴-٣-انواع روشهای همزدن. ۲۶

٢-۴-۴-بررسی ساختارمیکروسکوپی آلیاژ هیپریوتکتیک با توجه به سرعت وزمان لرزانش… ۲۶

٢-۴-۵-مقایسه روی ساختارمیکروسکوپی آلیاژ هیپریوتکتیک با توجه به سرعت وزمان همزدن مکانیکی.. ۳۱

فصل سوم بررسی تاثیر ارتعاشات مکانیکی درحین انجماد بر خواص مکانیکی و ریزساختار آلیاژ آلومینیوم A380  ۳۵

٣-١-روش انجام آزمایش… ۳۶

٣-٢-مشاهدات.. ۳۸

٣ -۳- بحث.. ۴۲

٣-٣-١-ارتباط بین خواص مکانیکی و اجزای ریزساختاری.. ۴۲

٣-٣-١-٢- تنش خمشی.. ۴۵

٣-٣-١-٣بارش دندریت‌ها ۴۵

٣-٣-١-۴-کاهش در زمان انجماد. ۴۷

٣-٣-١-۵-فرایند حفره زدایی.. ۴۷

۲-۴-تغییرات چگالی.. ۴۹

۳-٣-٣- تغییرات سختی.. ۵۰

فصل۴ نتیجه گیری.. ۵۲

منابع. ۵۴

فهرست اشکال. صفحه

شکل (۲-۱) نتایج حاصل از اتدازه دانه در ضخامت مختلف نمونه پله ای ]۵[. ۱۸

شکل۲-۲-تصویر دستگاه همزن مکانیکی و کوره در حالت باز]۳[. ۲۵

شکل۲-۳-ساختار میکروسکوپی آلیاژ AL-20%Si در حالت مرجع با مورفولوژی الف )تیغه ای.. ۲۷

شکل۲-۴-ساختار میکروسکوپی آلیاژAL-20%SIدر شرایطی که همزدن مکانیکی از درجه حرارت۷۰۵)۱۰درجه بالای دمای ذوب)تا دمای۶۳۵ با سرعت های همزدن الف)۱۵۰ ب)۳۰۰ ج)۴۵۰ دور بر دقیقه انجام گرفته و تا مدت زمان۵دقیقه بصورت همدما ادامه یافته ودر نهایت مخلوط مذاب-جامد در قالب فلزی ریخته شده است.]۳[. ۲۸

شکل۲-۵--ساختار میکروسکوپی آلیاژAL-20%SIدر شرایطی که همزدن مکانیکی از درجه حرارت۷۰۵)۱۰درجه بالای دمای ذوب)تا دمای۶۳۵ با سرعت های همزدن الف)۱۵۰ ب)۳۰۰ ج)۴۵۰ دور بر دقیقه انجام گرفته و تا مدت زمان ۱۰دقیقه بصورت همدما ادامه یافته ودر نهایت مخلوط مذاب-جامد در قالب فلزی ریخته شده است.]۳[. ۲۸

شکل۲-۶-ساختار میکروسکوپی آلیاژAL-20%SIدر شرایطی که همزدن مکانیکی از درجه حرارت۷۰۵)۱۰درجه بالای دمای ذوب)تا دمای۶۳۵ با سرعت های همزدن الف)۱۵۰ ب)۳۰۰ ج)۴۵۰ دور بر دقیقه انجام گرفته و تا مدت زمان۱۵دقیقه بصورت همدما ادامه یافته ودر نهایت مخلوط مذاب-جامد در قالب فلزی ریخته شده است ]۳[. ۲۹

شکل۲-۷-ساختار میکروسکوپی آلیاژAL-20%SIدر شرایطی که همزدن مکانیکی از درجه حرارت۷۰۵)۱۰درجه بالای دمای ذوب)تا دمای۶۳۵ با سرعت های همزدن الف)۱۵۰ ب)۳۰۰ ج)۴۵۰ دور بر دقیقه انجام گرفته و تا مدت زمان۱۰دقیقه بصورت همدما ادامه یافته ودر نهایت مخلوط مذاب-جامد در قالب فلزی ریخته شده است.]۳[. ۲۹

شکل۲-۸- ساختار میکروسکوپی آلیاژ  AI -20%SIدر شرایطی که هم زدن مکانیکی از درجه حرارت C705باسرعت هم زدن ۱۵۰دوربر دقیقه انجام گرفته وتا پایان دامنه انجما د ادامه یافته ودر نهایت مخلوط مذاب – جامد در قالب فلزی ریخته شده است .الف) ساختار میکروسکوپی آلیاژ  شامل سیلیسیم اولیه و ب)زمینه یوتکتیک.]۳[. ۳۰

شکل ۹- الف تغییرات اندازه متوسط ذرات فاز جامد اولیه رابرحسب سرعت هم زدن در شرایطی که هم زدن مکانیکی از درجه حرارت C705(C10بالای دمای ذوب )تادمای C635 در مدت زمانهای مختلف بصورت همدما انجام گرفته و همچنین تغییرات اندازه متوسط ذرات فاز جامد اولیه در شرایطی مه هم زدن از درجه C635 بطور هم دما به مدت ۱۰دقیقه انجام گرفته است رانشان می دهد . ۳۰

شکل ۹- ب (A.R) ASPECT RATIO ذرات فاز جامد اولیه رابرحسب سرعت هم زدن در شرایطی که هم زدن مکانیکی از درجه حرارت C705(C10بالای دمای ذوب )تادمای C635 در مدت زمانهای مختلف بصورت همدما انجام گرفته و همچنین تغییرات نسبت طول به عرض ذرات فاز جامد اولیه در شرایطی که هم زدن مکانیکی از درجه حرارتC635 بصورت هم دما به مدت ۱۰دقیقه انجام گرفته است رانشان می دهد . ۳۰

شکل۲-۹- الف- اندازه متوسط ذرات فاز جامد اولیه(ب)نسبت طول به عرض ذرات سیلیسیم اولیه را حسب سرعت هم زدن در شرایطی که هم زدن مکانیکی از درجه حرارت C705(C10بالای دمای ذوب )تادمای C635 در مدت زمانهای مختلف بصورت همدما انجام گرفته وتا مدت زمان ۱۵،۱۰،۵دقیقه بصورت همدما ادامه یافته است وزمان “۱۰”دقیقه ،هم زدن مکانیکی از درجه حرارتC635 بصورت هم دما به مدت ۱۰دقیقه بصورت همدما   انجام گرفته است. ]۳[. ۳۱

شکل ۸- ب. در شکل ۱۰تاثیر جابجایی مذاب رابرروی لایه نفوذی نشان می دهد. همانطور که در شکل ۱۰ مشاهده می شود با افزایش لایه نفوذی نیز کاهش می یابد و هم زدن نیز بدلیل افزایش جابجایی مذاب موجب کاهش لایه نفوذی می شود و با توجه به معادله ۱ {۱۰}با کاهش لایه نفوذی در یک سرعت انجماد ثابت ،فاکتور شکل افزایش می یابد و یا بعبارت دیگر A.R کاهش می یابد. ۳۲

شکل۲-۱٠- اثر جابجایی و نفوذ بر تغییر غلظت در جلوی فصل مشترک مذاب – جامد و ضخامت لایه نفوذی &الف)جابجایی ب)جابجایی و نفوذ ج)فقط نفوذ  ]۳[  ……………………………………………………………………………………………………………………………..۳۲

فهرست  جداول. صفحه

(جدول۱-۱)آنالیز ترکیب شیمیاییA360، ]۴[۹

 (جدول۱-۲) آنالیز ترکیب شیمیاییA380، ]۴[. ۱۱

(جدول۱-۳) آنالیز ترکیب شیمیاییA383، ]۴[ ۱۳

جدول(۱-۴) آنالیز ترکیب شیمیاییA390، ]۴[ ۱۵

جدول (۲-۱)تاثیر سرعت سرد شدن با تغییر نوع قالب و دمای فوق گداز بر روی اندازه دانه های نمونه…۱۸

جدول۳-۱٫ آنالیز شیمیایی آلیاژ A380 استفاده شده ]۱ [ ۳۶

جدول ۳-۲ راهنمای کد گذاری نمونه‌ها ]۱ [ ۳۸

جدول ۳-۳٫ مقادیر  و  و درصد تغییرات طول نسبی مربوط به قسمت‌های میانی از قطعات.. ۴۱

جدول ۳-۴٫ کمیت‌های فیزیکی و مکانیکی اندازه‌گیری شده  ]۱ [ ۴۱

 جدول۳-۵٫ میزان سختی عناصر آلومینیوم و سیلیسیم. ۵۱

دانلود فایل