نقش باریم در تغییرات ساختاری، خواص مکانیکی و رفتار سایشی کامپوزیت Al-۲۰Mg۲Si

در این تحقیق تاثیر افزودن عنصر باریم با درصدهای مختلف ۱/۰، ۲/۰، ۴/۰، ۶/۰، ۸/۰ و ۱% وزنی بر روی فازهای مختلف، خواص مکانیکی و مقاومت سایشی کامپوزیت Al-۲۰Mg۲Si مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزودن ۲/۰% باریم موجب بهسازی ذرات Mg۲Si اولیه شد. هرچند که با افزودن بیشتر این اثر از بین رفت. ذرات Mg۲Si اولیه از حالت دندریتی خشن به چند ضلعی کوچک تغییر کرد. اندازه متوسط آنها از ۵/۱۱۷۸ میکرومتر به ۱/۲۸۹ میکرومتر و سطح نرمال ذرات از ۱ به ۷/۰ کاهش یافت. نسبت ابعادی ذرات از ۲/۱ به ۱/۱ کاهش و تعداد ذرات از ۹ به ۴۱ در میلی متر مربع افزایش یافت. مکانیزم بهسازی باریم می تواند جوانه زنی غیر همگن برروی ذرات Al۲Si۲Ba و نیز محدود کردن رشد باشد. همچنین ساختار Mg۲Si یوتکتیکی به ورقه ای ریز تبدیل شد. افزودن باریم موجب ظاهر شدن ترکیبات α-Al۱۵Si۲(Fe,Mn)۳ علاوه بر β-Al۵FeSi شد. هرچند که باریم تغییر خاصی در فازهای Al۵Mg۸Si۶Cu۲ و Al۲Cuایجاد نکرد. ضریب کشسانی، استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و درصد افزایش طول، انرژی ضربه و سختی بترتیب بمیزان ۲۲% ، ۲۴% ، ۳۰%، ۲۰%، ۳۳% و۱۹% پس از افزودن ۲/۰% باریم افزایش یافت. بخش زیادی از سطح شکست نمونه ها از صفحات کلیواژ تشکیل شده بود که بیانگر حالت شکست ترد بود که با مقادیر کم درصد ازدیاد طول متناسب بود. بهسازی باعث کاهش نرخ سایش از ۹/۱ به mm۳/km ۲/۱، کاهش ضریب اصطکاک از ۵۸/۰ به ۵۴/۰ و همچنین کاهش وزن از ۱/۷ به ۸/۴ میلی گرم برای مسافت طی شده ۲۰۰۰ متر شد.

کلیدواژه ها:

کامپوزیت ، Mg۲Si ، باریم ، خواص مکانیکی ، سایش