ساخت و مشخصه یابی کامپوزیت زمینه آلیاژ هایپویوتکتیک آلومینیوم - سیلیسیوم تقویت ‌شده با ذرات آمورف

در پژوهش حاضر، کامپوزیت زمینه آلیاژ هایپویوتکتیک آلومینیوم - سیلیسیوم با تقویت‌کننده ذرات آمورف به روش متالورژی پودر تولید شد. در مرحله اوّل، ذرات پودر زمینه با ترکیب آلیاژ هایپویوتکتیک (11 درصد وزنی) al-si، با استفاده از روش آلیاژسازی مکانیکی تولید شد. سپس، پودر زمینه و تقویت‌کننده ذرات آمورف پایه آهن (fe-based metallic glass (fmg)) باهم مخلوط شدند. درادامه، جهت تولید قطعات حجیم کامپوزیتی از روش تف‌جوشی به کمک قوس پلاسما (sps) استفاده شد. برای مقایسه، ذرات پودر آلومینیوم خالص نیز در شرایط مشابه تف‌جوشی شدند. مشخصه یابی نمونه های آلومینیوم خالص و نمونه کامپوزیتی تولیدشده شامل بررسی تغییرات فازی، بررسی های ریزساختاری، مقدار تخلخل ها و خواص مکانیکی انجام شد. بررسی های فازی نشان دهنده تغییر شدت و زاویه پراش قله های کریستالی نمونه کامپوزیتی نسبت به آلومینیوم خالص بود. انجام فرایند تف‌جوشی تغییری در ساختار ذرات آمورف به وجود نیاورد. همچنین، مکان برآمدگی فاز آمورف در نمونه کامپوزیتی نسبت به مکان برآمدگی ذرات پودر آمورف اولیه تغییر کرد. حلالیت بخش زیادی از سیلیسیوم در ساختار آلومینیوم هم با تحلیل الگوهای فازی به اثبات رسید. بررسی های ریزساختاری به همراه تحلیل کمّی صورت گرفته نشانگر توزیع مناسب ذرات تقویت‌کننده آمورف و ذرات حل‌نشده سیلیسیوم در زمینه آلومینیوم بود. استحکام تسلیم و استحکام فشاری نمونه کامپوزیتی به‌ترتیب 165 و 289 مگاپاسکال تعیین شد که افزایش قابل‌توجهی را نسبت به آلومینیوم خالص نشان داد. درپایان، ساز و کارهای استحکام بخشی موثر در افزایش استحکام، مورد بحث قرار گرفتند.

production and characterization of hypoeutectic al-si matrix composite reinforced with metallic glass particles

in the present study, an aluminum-silicon hypoeutectic alloy matrix composite reinforced with metallic glass particles was produced through powder metallurgy (pm) method. in the first step, the synthesized matrix powder particles with al-11wt%si composition were mixed with fe-based metallic glass (fmg) particles as the reinforcements. in the next step, spark plasma sintering (sps) method was employed to produce composite bulk parts. for comparison, pure aluminum powder particles were sintered under the same conditions. the phase studies confirmed some alterations in the intensity and diffraction angle of crystalline peaks for the composite compared to pure aluminum. moreover, they remarked a change in the location of the amorphous hump in the xrd pattern of composite, compared to its former location in the amorphous powder particles. further analysis of the xrd patterns proved the solubility of a large portion of silicon in the aluminum. microstructural studies, along with quantitative analysis, indicated the homogenous distribution of the fmg particles and undissolved silicon particles in the aluminum matrix. the yield and compressive strength values of the composite sample were obtained as 165 and 289 mpa, respectively, showing a significant increase compared to the pure aluminum sample. finally, the contributions of different strengthening mechanisms to the enhancement of the composite strength was elaborated.