نویسندگان
پژوهشگاه مواد و انرژی
چکیده
در این پژوهش تأثیر افزودنی کاربید تیتانیوم و همچنین پارامترهای سینتر بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیوم- کاربید سیلیسیم مورد مطالعه قرار گرفت. ذرات کاربید تیتانیوم با متوسط اندازه دانه 5 میکرومتر و به میزان 1، 3، 5 و 7 درصد وزنی به کامپوزیت آلومینیوم - 15 درصد وزنی کاربید سیلیسیم اضافه شدند. نمونه های استحکام توسط پرس تک محور در فشار 240 مگاپاسکال پرس و در دماهای 650، 750، 850 و950 درجه سانتیگراد در کوره معمولی به مدت 1 ساعت و کوره مایکروویو به مدت 1 دقیقه در بستر گرافیت سینتر شدند. چگالی نمونه ها به روش ارشمیدس محاسبه و از نمونه ها تست استحکام خمشی گرفته شد و در پایان الگوی پراش پرتو ایکس و مطالعات ریزساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد افزودن ذرات کاربید تیتانیوم به میزان 7 درصد وزنی موجب افزایش استحکام خمشی به روش سینتر معمولی و سینتر مایکروویو به میزان 140 و 215 مگاپاسکال به ترتیب، می شود. نمونه های سینتر شده در کوره مایکروویو با توجه به صرفه جویی در زمان و انرژی، ریزساختار همگن تر و چگالی بیشتر را نشان می دهند؛ همچنین مطالعات ریزساختاری نشان دهنده توزیع مناسب ذرات تقویت کننده در زمینه آلومینیوم است.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
The effect of TiC additive on microstructure and final properties of microwave and conventional sintered Al-SiC composite
نویسندگان [English]
- S.E. Ghasali
- R. Yazdani-rad
- K. Asadian
- T. Ebadzadeh
Materials and Energy Research Center
چکیده [English]
Al-SiC-TiC composites have been produced via conventional and microwave sintering. The initial composition as: SiC 15 wt%, TiC 1, 3, 5 and 7 wt% and Al balance, were compacted with uniaxial press at 240 MPa. Green samples were subjected to sintering at 650, 750, 850 and 950°C for 1 h and 1 min in a conventional sintering method and a microwave ,respectively. Results indicated that the optimum bending strength corresponded to the sintering at 950°C for samples with 7 wt% and were 140 MPa and 215MPa for conventional and microwave sintered samples, respectively. The microwave sintered specimens showed more uniform distribution of reinforcement particles and higher density than conventional sintered ones concurrent time and energy saving. SEM studies revealed a homogeneous distribution of carbide phases within the Al matrix.
کلیدواژه‌ها [English]
- Aluminum
- Metal Matrix Composite
- Silicon carbide
- Titanium Carbide
- Microwave sintering
- V.Senthilkumar, A.Balaji, H. Ahamed, Effect of secondary processing and nanoscale reinforcement on the mechanical properties of Al-TiC composite, Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering. 10[14] (2011) 1293-1306.
- C.N.Devi, N.Selvaraj , V.Mahesh, Micro structural aspects of Aluminium Silicon Carbide Metal Matrix Composite, Int. Journal of Applied Sciences and Engineering Research. 1[2] (2012) 250-254.
- R.S.Rana, R.Purohit, S.Das, Review of recent Studies in Al matrix composites, International Journal of Scientific & Engineering Research. 3[6] (2012) 1-15.
- M.Singla, D.D.Dwivedi, L.Singh, V.Chawla, Development of Aluminium Based Silicon Carbide Particulate Metal Matrix Composite, Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering. 8[6] (2009) 455-467.
- R.Purohit, R.S.Rana, C.S.Verma, Fabrication of Al-SiCp Composites through powder Metallurgy Process and Testing of Properties, International Journal of Engineering Research and Applications. 2[3] (2012) 420-437.
- M.Asif, K.Chandra, P.S. Misra, Development of Aluminium Based Hybrid Metal Matrix Composites for Heavy Duty Applications, Journal of Minerals & Materials characterization & Engineering. 10[14] (2011) 1337-1344.
- H. Abdizadeh, M. Ashuri, P.T. Moghadam, A. N. bahadory, H. R Baharvandi, Improvement in physical and mechanical properties of aluminum/zircon composites fabricated by powder metallurgy method , Materials and Design. 32 (2011) 4417–4423.
- J.M.Torralbaa, C.E.da Costab, F.Velascoa, P/M aluminum matrix composites: an overview, Journal of Materials Processing Technology. 133 (2003) 203–206.
- K.Venkateswarlu, S.Saurabh, V. Rajinikanth, R.K.Sahu, A.K.Ray, Synthesis of TiN Reinforced Aluminium Metal Matrix Composites Through Microwave Sintering, Journal of Materials Engineering and Performance. 19[2] (2010) 231- 236.
- K.B.Lee, H.S.Sim, H.Kwon, Reaction products of Al/TiC composite fabricated by the pressureless infiltration technique, Metallurgical and materials
transactions A. 36 (2005) 2517-2527. - H.Wang, R.Zhang, H.Xu, H. Lu, SH.Guan, preparation of Al-based metal matrix composites reinforced by Cu coated SiC particles, Key Engineering Materials. 280-283 (2005) 1493- 1496.
- D.j.Lloyd, H.Lagace, A.Mcleod, P.L.Morris, Microstructural aspects of aluminium-silicon carbide particulate composites produced by a casting method, Materials science and engineering A. 107 (1989) 73-81.
- A.R.Kennedy, D.P.Weston, M.I.Jones, Reaction in Al–TiC metal matrix composites, Materials science and engineering A. 316 (2001) 32-39.
- T.S.Suzuki, M.Nagumo, Synthesis of TiAlAl2Ti4C2 composite by reaction milling, Material science forum. 189-194 (1995) 189-194.
- D.E .Clark , W.H. Sutton, Processing materials with microwave energy, Annual Review of Materials Science. 26 (1996) 299-321.
- A.Moutsatsou, G.S.Itskos, N.Koukouzas, P.P.Vounatsos, Synthesis of aluminum-based metal matrix composite (MMCs) with lignite fly ash as reinforcement material, Word of Coal Ash conference, USA. (2009) 1-12.
- N.Chawla, J.J.Williams, R.Saha, Mechanical behavior and microstructure characterization of sinter-forged SiC particle reinforced aluminum matrix composite, journal of light metal. 2 (2002) 215-227.
- Y.Bao, D.Jiang, L.Tian, J.Gong, Microwave sintering of SiCp/Al composite, Key Engineering Materials. 492 (2001) 138-141.
- Khairaldien W.M, Khalil A.A, Bayoumi, M.R, Production of Aluminum-Silicon Carbide Composites Using Powder Metallurgy at Sintering Temperatures Above the Aluminum Melting Point, Journal of Testing and Evaluation (JTE). 35[6] (2007).
)