Autumn 2017, Volume 20, number 3 METALLURGICAL ENGINEERING The Journal of Iranian Metallurgical and Materials Engineering Society Research Paper Development of in-situ cast magnesium matrix nano-composite reinforced with oxide nano particles by addition of activated nano-silica powder to the melt *Mansour Borouni 1, Behzad Niroumand 2, Ali Maleki 3 1- PhD Student, College of Pardis, Materials Engineering group, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. 2- Professor, Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. 3- Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. Citation: Borouni M, Niroumand B, Maleki A. Development of in-situ cast magnesium matrix nano-composite reinforced with oxide nano particles by addition of activated nano-silica powder to the melt. Metallurgical Engineering 2017: 20(3): 197-208 http://dx.doi.org/10.22076/ me.2017.59258.1122. doi : http://dx.doi.org/ 10.22076/me.2017.59258.1122 ABSTRACT In this study, AZ91C magnesium matrix in-situ nano-composites reinforced with oxide particles were produced by addition of 2 wt% nano silica in the form of a 50wt.%Al+50wt.%SiO2(np)activated powder mixture to the melt using stir casting method. For this purpose, the activated powder mixture was embedded in AZ91C ingots and their temperature was stabilized at 800 C. Then the melt temperature was reduced to 750 C and the composite slurry was stirred for 15 min. Finally the slurry was cast in a preheated die at 720 C. Control samples were also cast under the same conditions. Improved microstructure, reduced porosity and increased hardness, tensile strength and yield strength of the composite sample were revealed by microstructural and mechanical investigations. The hardness, yield strength and tensile strength values increased from 67 BHN, 84 MPa and 168 MPa for the monolithic samples to 80 MPa, 120 MPa and 230 MPa for the in-situ formed cast composites, respectively. Microstructural and EDS analyses suggested the in-situ formation of Al 2, MgAl 2 and MgO oxide particles by in-situ reaction of Al, Mg and SiO 2 in the melt. Keywords: AZ91C alloy, in-situ cast nano-composite, silica nanoparticles, mechanical properties, stir casting. * Corresponding Author: Mansour Borouni, MSc. Address: College of Pardis, Materials Engineering group, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. Tel: +98(9131281812) E-mail: m.borouni@pa.iut.ac.ir 197
3 شماره. 20 دوره. 1396 پاییز افزودن با اکسیدی نانوذرات با شده تقویت منيزيمی زمینه جای در ريختگي نانوكامپوزيت توسعه مذاب به نانوسیلیکا شده پودرفعال 3 مالكي علي 2 نيرومند بهزاد 1 بروني منصور * ايران. اصفهان اصفهان صنعتی دانشگاه پرديس مواد مهندسی گروه دكترا دانشجوي 1- ايران. اصفهان اصفهان صنعتی دانشگاه مواد مهندسی دانشکده استاد 2- ايران. اصفهان اصفهان صنعتی دانشگاه مكانيك مهندسی دانشکده استاديار 3- چکیده مخلوط شکل به نانوسیلیکا وزنی درصد 2 افزودن با درجا صورت ه ب اکسیدی ذرات با تشده تقوي AZ91C آلياژ جنس از منیزیمی زمینه تهای نانوکامپوزی پژوهش این در 800C تا آن دمای و شده جاگذاری منیزیم آلیاژ شمش در پودری مخلوط ابتدا شد. تهیه گردابی هگری ریخت هروش ب شده لسازی فعا 50wt.%Al+50wt.%SiO 2 (np) پودری فلزی قالب در 720C دمای در کامپوزیتی جامد و مذاب مخلوط نهایت در شد. مزده ه دقیقه 15 مدت ه ب دما این در و یافته کاهش 750C به مذاب دمای سپس یافت. افزایش ریزساختار بهبود مکانیکی و ریزساختاری یهای بررس شدند. ریختگی یکسان کامال شرایط تحت نیز شاهدی ههای نمون نتایج ۀ مقایس برای شد. هگری ریخت شده شگرم پی 67 از هترتیب ب کششی استحکام و تسلیم استحکام سختی مقدار داد. نشان را کامپوزیتی ههای نمون در تسلیم استحکام و کششی استحکام سختی افزایش و تخلخل کاهش اساس بر یافت. افزایش کامپوزیتی ههای نمون در مگاپاسگال 230 و مگاپاسکال 120 برینل 80 به تکننده تقوی بدون ههای نمون در مگاپاسکال 168 و مگاپاسکال 84 برینل سنج از اکسیدی تکننده تقوی ذرات ایجاد باعث سیلیکا و منیزیم آلومینیوم درجای واکنش یرسد م هنظر ب ایکس پرتو انرژی پراش طیفسنجی و ریزساختاری یهای بررس است. شده زمینه در MgO و Al 2 MgAl 2 گردابی. هگری ریخت مکانیکی خواص سیلیکا ذرات نانو درجا ریختگی نانوکامپوزیت AZ91C آلیاژ کلیدی: واژههاي مقدمه 1. صنايع در وسيع کاربردهاي بر عالوه آن آلياژهاي و منيزيم مخابرات بازار سه در هم مگيري چش رشد هوافضا و خودرو داشتهاند سبرداري عک و مبرداري فيل دوربينهاي و کامپيوتر بر گرم 1/74 چگالی با صنعتي فلز سبکترين منيزيم ]1[. چدن و فوالد برابر 1/5 آلومينيوم است. مکعب سانتيمتر هستند. منيزيم از سنگينتر برابر 5 نيکل و مس و برابر 4 اهميت بابت اين از و است قوي احياکنندۀ مادۀ يک منيزيم نسبتا استحکام هدليل ب دارد. شيميايي صنايع در ويژهاي برای مگاپاسکال 91-106 مکششینهایی )استحکا پایین منيزيم کم خوردگي ه ب مقاومت و ریختهگری( قطعات آن آلیاژهای از معموال و ندارد چنداني صنعتي کاربرد خالص باالیی استحکامویژه منیزیم حال عین در میشود. استفاده فلزی زمینۀ هعنوان ب گسترده هطور ب دلیل همین به و دارد آلیاژهای بین در میشود. استفاده تها کامپوزی ساخت در کاربرد AZ91 آلیاژ هخصوص ب Mg-Al-Zn آلیاژهای منیزیم باعث روی آلیاژها این در دارند. مختلف صنایع در گستردهای موجب ریزکنندگی بر عالوه آلومینیوم و هها دان شدن ریز عملیات قابلیت ایجاد طریق از مکانیکی مقاومت افزایش محلول تشکیل نهایت در و پیرسختی و محلولی حرارتی از باال نسبتا استحکام و خوردگی به مقاومت میشود. جامد منیزیم آلیاژهای دیگر به نسبت AZ91 آلیاژ خاص ویژگیهای جهت منیزیم آلیاژهای متداولترین از یکی AZ91 آلیاژ است. ]1-4[. است منیزیمی زمینه تهای کامپوزی تولید مواد از منیزیمی زمینه کامپوزیتهای ساخت برای استفاده متفاوت جنسهای و اندازهها شکلها با تکننده تقوی شامل سرامیکی میکرونی تکنندههای تقوی که میشود ]4-7[. هستند لتر متداو بقیه از اکسیدها و بوریدها کاربیدها منیزیمی زمینه زمینۀکامپوزیتهای در بسیاری پژوهشهای نمونه بهطور است. شده انجام سرامیکی ذرات با تقویتشده مسئول: نویسنده * بروني منصور مهندس مواد. و مهندسي گروه اصفهان صنعتي دانشگاه پرديس اصفهان نشانی: +98 )9131281812( تلفن: m.borouni@pa.iut.ac.ir الکترونیکی: پست 198
3 شماره. 20 دوره. 1396 پاییز 197-208 همکاران: و بروني منصور منیزیمی زمینه کامپوزیتهای ]8[ همکاران و رحمانی تکننده تقوی حجمی درصد 6/75 تا صفر با ZX51-Al 2 فرایند تحت سپس ساخته گردابی گری ریخته بهروش را یگراد سانت درجه 400 تا 300 دماهای در گرم اکستروژن شامل تولیدی کامپوزیتهای فیزیکی خواص و دادند قرار را تخلخل حجمی درصد و نسبی چگالی ظاهری چگالی این نتایج دادند. قرار آزمایشگاهی و آماری بررسی مورد کننده تقویت ذرات مقدار افزایش با که داد نشان پژوهش بهصورت بهترتیب تخلخل حجمی درصد و ظاهری چگالی کامپوزیتهای دسته دو هر برای دوم درجه بهصورت و خطی حالی در یکند م پیدا افزایش شده اکسترود و ریختگی دوم درجه تابعی از پیروی با کامپوزیتها نسبی چگالی که تقویت حجمی درصدهای تمام در همچنین مییابد. کاهش اکسترود کامپوزیتهای نسبی و ظاهری چگالیهای کننده نمونههای از کمتر آنها تخلخل حجمی درصد و بیشتر شده فیزیکی خواص که رسید نظر به همچنین بود. ریختگی مشابه بود. اکستروژن دمای از مستقل شده اکسترود کامپوزیتهای کامپوزیتهای در تخلخل وجود نیز ریزساختاری بررسیهای سال در نیز ]9[ گوپتا و حسن رساند. تأیید به را ریختگی اندازه با Al 2 ذرات با تقویتشده منیزیم کامپوزیت 2008 تولید شده متالشی مذاب بدهی رسو روش به را میکرون 0/3 ار انعطافپذیری و کششی استحکام استحکامتسلیم بهبود و نمودند. گزارش Al 2 ذرات درصد 2 افزایش با ذرات نانو با منیزیمی زمینه آلیاژهای ت تقوی مورد در رفتن با است. شده انجام شهایی پژوه اخیر سالهای در نانومتر به میکرومتر از تکننده تقوی ذرات اندازۀ مقیاس خواص تاثیر داشته مگیری چش افزایش نها آ ویژه سطح یکی آنجاکه از یکند. م پیدا بیشتری اهمیت ذرات سطحی بار انتقال کامپوزیتی مواد در خواص افزایش مکانیزمهای از استفاده با است تکننده تقوی و زمینه فصلمشترک توسط اختیار در که تکننده تقوی از سطحی نانومتری ذرات از بیشتری خواص افزایش یافته افزایش یگیرد م قرار زمینه 2012 سال در پژوهشی 11 [.در و ]10 است انتظار مورد فراصوت زدن هم روش به AZ91D-TiB 2 نانوكامپوزيتهاي آنها مكانيكي خواص و ريزساختار و ساخته )آلتراسونیک( درصد یک با AZ91D نانوكامپوزيتهاي براي شد. مطالعه تسليم استحكام نانومتر 25 متوسط قطر با TiB 2 ذرات وزني میزان به بهترتيب شكلپذيري و نهايي كششي استحكام درصد 2/7 حاوی نانوكامپوزيت در و درصد 16 و 12 18 و مكششينهايي استحكا استحکامتسليم TiB 2 نانوذرات وزني بهبود درصد 48 و 16 21 میزان به بهترتیب شكلپذيري جوانهزاي هعنوان ب TiB 2 نانوذرات كه شود اشاره بايد یافت. فاز پیوسته شبكه شرایط این در يكنند. م عمل غيرهمگن بهطور نانوكامپوزيتها در غیرکامپوزیتی آلياژ در β-mg 17 Al 12 اين ميشود. اصالح غیرپیوسته و ظريفتر ساختاری به عمده و Mg-α فازهاي هزني جوان بهبود و دانهها شدن ريز به مهم.]12[ میشود منجر TiB 2 نانوذرات شدن پخش با β-mg 17 Al 12 منیزیم کامپوزیت تولید ]13[ همکاران و بنژاد حبی Al 2 نانومتری ذرات با AZ31 منیزیم آلیاژ و خالص در دادند. قرار بررسی مورد را گردابی هگری ریخت بهروش Al 2 نانوذرات درصد 2 و 1 0/5 مقدارهای پژوهش این بهروش AZ31 آلیاژ و خالص منیزیم به تکننده تقوی هعنوان ب توزیع که است شده گزارش شد. اضافه گردابی ریختهگری نانومتر 100 متوسط اندازه با Al 2 نانوذرات یکنواخت اصالح را AZ31 آلیاژ و خالص منیزیم ریختگی ریزساختار دارای Al 2 درصد 2 با کامپوزیت که بهطوری است نموده 0/5 با کامپوزیت و خالص منیزیم به نسبت ریزتری ساختار نشان صمکانیکی خوا مشخصهیابی است. Al 2 درصد 1 و و خالص منیزیم کششی استحکام و تسلیم استحکام که داد ولی افزایش زیادی مقدار به نانوذرات حضور با AZ31 آلیاژ تسلیم استحکام افزایش است. یافته کاهش انعطافپذیری زمینه بین حرارتی انبساط ضریب انطباق عدم بهخاطر بیشتر مدهی استحکا مکانیزم به مربوط نیز تاحدودی و ذرات و کامپوزیتها نوع این در است. شده دانسته پچ هال- و اوراوان حضور نیز و غیرکامپوزیتی حالت به نسبت چقرمگی کاهش است. مشهود ترد شکست باال در شده مرور موارد جمله از پژوهشها بیشتر در داده جا زمینه در 1 برونجا صورت به کننده تقویت ذرات تکننده تقوي فاز 2 درجا کامپوزیتسازی روشهای در شدهاند. مختلف مواد واکنش با و کامپوزيتسازي عمليات حين در بين یتواند م واکنش ميآيد. هوجود ب توليد فرايند طي در مزيتهاي ]14[. گيرد صورت مذاب يا و جامد پودري ترکيبات به توليد روشهاي ساير به نسبت کامپوزيت توليد روش اين ]14-16[: است زير شرح پايدارند زمينه در ترموديناميکي لحاظ از تکنندهها تقوي دارند. باال دماهاي در را تاثيرپذيري کمترين و كه است تميز کامال تکننده تقوي و زمينه مشترک فصل يگردد. م قوي مشترک فصل پيوندهاي تشکيل موجب دارای و ريز معموال ابعادي لحاظ از تکننده تقوي ذرات مکانيکي خواص لذا و هستند زمينه در يکنواختي توزيع يدهند. م ارائه را بهتري درجای ساخت زمینه در شده انجام پژوهشهای جمله از 3 کازونوری پژوهش به میتوان منیزیمی زمینه کامپوزیتهای كامپوزيت آنها کرد. اشاره 2008 سال در ]17[ همکاران و ذرات و Al 2 كوتاه الياف با تقويتشده منيزيمی زمینه در ساختند. 4 كوبشي هگري ريخت بهروش را Mg 2 Si درجاي مذاب نفوذدهي حین در Mg 2 Si درجاي ذرات پژوهش این 1. Ex-situ 2. In-situ 3. Kazunori 4. Squeeze casting 199
پاییز. 1396 دوره. 20 شماره 3 توسعه نانوكامپوزيت ريختگي در جای زمینه منيزيمی تقویت شده با نانوذرات اکسیدی باافزودن پودرفعال شده نانوسیلیکا به مذاب جدول 1. ترکیب شیمیایی و دمای لیکوئیدوس آلیاژ AZ91Cمورد استفاده در این پژوهش ترکیب شیمیایی )%( استاندارد ]21[ اندازهگیری شده Al Zn Mn Si Cu Ni Mg دمای لیکوئیدوس C( ) o 596-8/1-9/3 8/63 0/4-1 0/59 0/13-0/35 0/17 0/3-0/1 0/05 0/01 - باقیمانده باقیمانده منيزيم ب هداخل پيشفرمهايي كه روي سطوح آنها ذرات سیلیسیم چسبيده بود تشكيل شدند. كسر حجمي الياف از صفر تا 33 درصد بود. براي كامپوزيت تقويتشده با ذرات Al 2 كامپوزيت با 18 درصد حجمي الياف بيشترين مقاومت در دماي باال را داشت. ب هنظر میرسد در این پژوهش Al 2 با همدیگر را کاهش داده Mg 2 تماس الیاف ذرات Si باعث انتقال آسان تنش بین الیاف و زمینه و در نتیجه کاهش تمرکز تنش شدهاند. بنابراین استحکام کامپوزیت شامل Mg 2 نسبت به کامپوزیت شامل الیاف Si و ذرات Al 2 الیاف بهتنهایی بیشتر است. زاجینگ 5 و همکاران ]18[ در سال 2006 كامپوزيتهاي زمینه منيزيمی تقويتشده با ذرات TiC را بهصورت درجا و با استفاده از يك روش نوين ذوب مجدد و رقي قكردن) RD ( 6 ساختند. روش ذوب مجدد و رقي قكردن شامل دو مرحله است. در مرحلۀ اول بلوك پيشساخته شامل تقوي تكنندهها آماده م يشود و در مرحلۀ دوم بلوك پي شساخته در مذاب زمينه رقيق ميشود تا كامپوزيت توليد شود. برای اینکار آلومينيم تيتانيم و گرافيت ب هعنوان مادۀ پايه جهت بلوك پيش ساخته و ایجاد ذرات درجای TiC استفاده شدند. ب هكمك مشخصهيابي و ميكروآناليز پراب الكتروني )EPMA( 7 ديده شد كه ذرات TiC بهطور يكنواخت در مادۀ زمينه پراكنده شدهاند كه اين توزيع يكنواخت بهطور عمده مديون ه مزدن مناسب تقوي تكنندههاي ريز و خيس شوندگي مناسب بين ذرات TiC و زمينۀ منيزيمي دانسته شده است. در سال 2010 در پژوهشي ]19[ كامپوزيت درجاي AZ91-Al 2 تحت (Si ) 3 Mg-(Mg 2 ساخته شده از Si+MgO) ميدان فراصوت پرانرژي قرار گرفت و توسط روشهای XRD DSC و SEM بررسی شد و تشكيل فازهاي تقوي تكننده درجا در آزمايشها به شرح زير توضيح داده شد. در مذاب منيزيم Al 2 تجزيه SiO 2 و Al 2 مطابق واكنش زير به (Si ) 3 نمك ميشود. نتايج نشان داد كه اندازه مورفولوژي و توزيع ذرات درجاي Mg 2 و MgO توسط ميدان فراصوت پرانرژي بهمقدار زيادي Si بهينه ميشود. در واقع با این عملیات مقدار ذرات درجاي Mg 2 افزايش يافت اندازۀ آنها کوچک و توزيع آنها Si يكنواخت شد و ریخت )مورفولوژي( آ نها ب هشكل زيتونيشكل β-mg 17 Al 12 يكدست تغيير کرد. همچنین مقدار فاز ترد كاهش يافت و ریخت آن دان هدانهای شد. اين ويژگ يها ناشی از اثرات حفرهزایی )کاویتاسیون( و همرفت اجباری ناشی از امواج صوتي ایجاد شده توسط ميدان فراصوت پرانرژي دانسته شد و در نتیجه آن استحكام كششي سختي برينل و درصد ازدياد طول به ترتيب 1/35 1/42 و 1/13 برابر حالت بدون اعمال ميدان فراصوت پرانرژي افزایش یافتند ]19[. در پژوهشی در سال 2014 کامپوزیت زمینه AZ91 با Al 2 با افزودن نیترات واکنش درجای تشکیل ذرات MgO و منیزیم به آلیاژ مذاب AZ91 ساخته شد. اکسیژن آزاد شده از تجزیۀ نیترات منیزیم با منیزیم و آلومینیوم مذاب واکنش Al 2 تشکیل م یدهد. این دو اکسید جدید داده MgO و MgAl 2 تشکیل شده در مذاب با هم واکنش داده اسپینل تشکیل م یدهند. ب هکارگیری لرزش فراصوت در مذاب باعث یکنواختی توزیع ذرات اجتناب از کلوخهشدن ذرات و کاهش تخلخل در قطعۀ ریختگی میشود. توزیع ذرات اکسیدی تشکیل شده در ساختار بهکمک عملیات فراصوت باعث افزایش سختی و استحکام کششی نهایی کامپوزیت تولیدی شد ]20[. درپژوهش حاضر نانوکامپوزیت زمینه منیزیم AZ91C تقویتشده با نانوذرات اکسیدی با افزودن ذرات نانوسیلیکا به مذاب ب هصورت درجا و بهروش ریختهگری گردابی تهیه و خصوصیات ساختاری و خواص مکانیکی کامپوزیتهای ساخته شده بررسی شد. 2. مواد و روش تحقیق ترکیب شیمیایی استاندارد و اندازهگیری شده )بهروش شیمی تر( و دمای لیکوئیدوس آلیاژ ب هکار برده شده در این پژوهش در جدول 1 نشان داده شده است. در این پژوهش از نانو ذرات سیلیکای حاصل از پیرولیز و سوختن پلیمر سیلیکون اچ تی وی )HTV( 8 برای ایجاد در جای ذرات تقویتکننده اکسیدی استفاده شد. برای ساختن نانوذرات سیلیکا از پلیمر سیلیکون اچ تی وی ساخت شرکت 8. High Temperature Vulcanization (HTV) Al 2 (Si ) 3 Al 2 + 3SiO 2 Al 2 ميتوانند با مذاب منيزيم مطابق دو SiO 2 و سپس Mg 2 و MgO را واكنش زير واكنش داده و ذرات درجای Si تشکیل دهند. 5. Xiuging 6. Remelting and dilution 7. Electron probe microanalysis 4Mg+SiO 2 2MgO+Mg 2 Si 3Mg+Al 2 3MgO+2Al 200
3 شماره. 20 دوره. 1396 پاییز 197-208 همکاران: و بروني منصور وی تی اچ سیلیکون پلیمر سوختن و پیرولیز از حاصل پودر از ]22[ TEM تصویر د( و FESEM تصویر ج( XRD الگوی ب( SEM تصویر الف( شکل 1. فرایند و شد استفاده خام مادۀ هعنوان ب جنوبی کرۀ KCC بهینهیابی ]22[ همکاران و سنمار توسط که بهصورتی ساخت مادۀ از نیاز مورد مقدار کار این برای گردید. انجام است شده نرخ با کوره شده داده قرار مقاومتی کورۀ داخل شده ذکر ماده سپس برسد. 700 C دمای به تا شد گرم 20 min/c بهطور تا شد هداشته نگ 700 C دمای در ساعت یک مدت به پودری ماده شده تولید محصول شود. سوخته و پیرولیز کامل )XRD( ايکس پرتو پراش از استفاده با که بود رنگی سفید میکروسکوپ و )FESEM و SEM( الکترونی میکروسکوپ شکل گرفت. قرار ارزیابی مورد ]22[ )TEM( عبوری الکترونی الکترونی میکروسکوپی تصاویر و ايکس پرتو پراش الگوی 1 میدهد. نشان را حاصل پودر عبوری و رویشی پودری مخلوط فعالسازی بهینه زمان تعیین برای زمینه آلیاژ مذاب به افزودن از قبل نانوسیلیکا و آلومینیوم مختلف زمانهای در 50%Al+50%SiO 2 (np) پودری مخلوط )مدل Retsch مکانیکی آسیاب کمک به ساعت 150 تا 5 از تمام روی بر XRD آزمایش و شده فعالسازی 100( PM فوالدی کاپ و گوی از فعالسازی برای گرفت. انجام آنها سرعت و پودر 10:1 به گوی نسبت نزن زنگ فوالد جنس از مرحله تعیین این از هدف شد. استفاده 250 rpm چرخش رد واکنشی هیچ که بود هگونهای ب فعالسازی مناسب زمان الزم آمادگی پودری مخلوط ولی ندهد رخ فعالسازی حین به کند. پیدا را مذاب به شدن افزوده از پس شدهی واکن برای پودری مخلوط روی بر واکنشها شروع دمای تعیین منظور روبشی گرماسنجی حرارتی آنالیز مناسب مدت به شده فعال پودری مخلوط شد. انجام 1200 C دمای تا 9 )DSC( افتراقی شد خواهد داده توضیح که صورتی به نهایت در شده فعال اختالط صورت در میشود شبینی پی میشود. اضافه مذاب به اکسیدی ذرات مذاب با شده فعال مخلوط واکنش با و کافی توزیع یکنواخت بهطور تکننده تقوی هعنوان ب و تولید مذاب در میشوند. سوخت با مشعلی کورۀ یک از ابتدا AZ91C مذاب تهیۀ برای برای مقاومتی کورۀ یک از سپس و آلیاژ ذوب برای طبیعی گاز 9. Differential scanning calorimetry 201
مذاب به نانوسیلیکا شده پودرفعال باافزودن اکسیدی نانوذرات با شده تقویت منيزيمی زمینه جای در ريختگي نانوكامپوزيت توسعه 3 شماره. 20 دوره. 1396 پاییز برای روش این انتخاب علت استفادهشد. دما کنترل و نگهداری همراتب ب گازی کورۀ در مذاب تهیۀ سرعت که بود این آلیاژ ذوب ذوب تهیۀ زمان کاهش با لذا است. مقاومتی کورۀ از شتر بی همحض ب کرد. جلوگیری مذاب اکسیداسیون از حدی تا یتوان م بوتۀ دما دقیق کنترل برای و گازی کورۀ در آلیاژ بشدن ذو گرم نظر مورد دمای تا قبل از که الکتریکی کورۀ به مذاب حاوی پس شده منتقل داشت قرار گازی کورۀ نزدیکی در و بود شده قرار مزدن ه عملیات تحت مذاب نظر مورد دمای به رسیدن از گردابی هگری ریخت سیستم نمادین تصویر 2 شکل گرفت.در است. شده داده نشان منیزیم زمینه جای در نانوکامپوزیتهای تهیۀ برای یک آزمایش هر در اکسیدی ذرات نانو با تقویتشده AZ91C )40 نانوسیلیکا درصد 2 و AZ91C منیزیم شمش کیلوگرم ساعت 5 )50wt.%Al+50wt.%SiO 2 (np) پودری مخلوط گرم قطر به سوراخهایی مته با سپس شد. آماده شده فعالسازی که پودری مخلوط شده ایجاد منیزیم شمش در میلیمتر 13 داخل در بود شده مخلوط هخوبی ب AZ91C آلیاژ برادههای با توسط سوراخها درنهایت و شد کوبیده و داده قرار خها سورا هدش آماده مجموعۀ سپس گشت. مسدود AZ91C برادههای گرفت. قرار کوره در در گرافیتی بوتۀ یک داخل در پیوستهاست اکسیدی الیۀ دارای که آلومینیوم خالف بر و مذاب بین تماس مذاب سطح روی بر اکسید ایجاد با و نمیتواند و بوده متخلخل منیزیم اکسید میشود قطع هوا آلیاژهای ریختهگری در ] 3 و 5 [. آورد هعمل ب مذاب از حفاظتی هوا با ذوب از پس و درحین فلز ارتباط چنانچه منیزیم رنگ سفید پودر جز و شده اکسید منیزیم تمام نشود قطع گردابی هگری ریخت در نمیماند. باقی چیزی منیزیم اکسید است بیشتر نیز هوا با آن تماس و دارد اغتشاش مذاب که مذاب حفاظت جهت پژوهش این در است. شدیدتر مسأله این آرگون و کربن اکسید دی گاز مخلوط دمش از AZ91C آلیاژ یک از مذاب مزدن ه برای و مذاب سطح روی مساوی نسبت با زوایای با پره سه دارای و کربنی سادۀ فوالد جنس از همزن طول و ضخامت پهنا شد. استفاده بههم نسبت درجه 120 بردن باال برای بود. میلیمتر 20 و 15 2 برابر بهترتیب پرهها پرهها بیشتر پایین به باال از جریان ایجاد و همزدن قدرت متصل همزن محور مقطع سطح به نسبت درجه 45 زاویۀ با همزن عمر افزایش و مذاب ماندن تمیز جهت بودند. شده تجاری نام با نانوسرامیکی پوشش هکمک ب همزن سطح شد. داده پوشش آلمان 10 نانوویشن شرکت ساخت MM12 وارد آن داخل به مذاب ارتفاع نصف تا همزن همزدن هنگام ]23[. یشد م شده رسانده 800 C به آن دمای مذاب آمادهشدن از پس واکنشهای تا شد نگهداشته دما این در دقیقه 10 مدت به و رسانده 750 C به مذاب دمای سپس شوند. انجام احتمالی همزدن سرعت با دقیقه 15 بهمدت مزدن ه عملیات و شده کامپوزیتی مخلوط یک تا گرفت انجام دقیقه در دور 500 مخلوط دمای سپس آید. دست به جامد ذرات و مذاب از همگن دارای که فوالدی قالب در و یافته کاهش 720 C به شده ذکر 100 Cپیشگرم دمای وتا بوده شکل استوانهای حفرۀ چهار ]23[. شد ریخته بود شده درصد 2 شامل کامپوزیتی نمونۀ سه که است بهذکر الزم غیرکامپوزیتی نمونۀ یک و فوق بهصورت سیلیکا نانو پودر وزنی مشابه کامال شرایط با و شاهد هعنوان ب AZ91C آلیاژ جنس از استاندارد طبق تمیزکاری از پس نمونهها کلیۀ شد. ریخته کششی خواص بررسی برای شکل 3 مطابق ]24[ ASTM-E8M نمونهها آمادهسازی شدند. تراشکاری کشش نمونۀ بهشکل ASTM-E3-01 استادندارد طبق ریزساختار بررسی جهت محلول در سطح ازآمادهسازی پس نمونهها گرفت. انجام ]26[ مدل نوری میکروسکوپ کمک به سپس و شدند اچ نایتال %2 گرفتند. قرار ریزساختاری بررسی مورد Mec 1042C بحث و نتایج 3. در داد نشان )XRD( ایکس پرتو پراش بررسیهای نتایج و آلومینیوم بین ساعت 5 بجز فعالسازی زمانهای تمام زمانهای دلیل همین به میشود. انجام واکنش سیلیکا نانو انتخاب فعالسازی مناسب زمان عنوان به ساعت 5 فعالسازی بر 11 )DSC( افتراقی روبشی گرماسنجی حرارتی آنالیز شد. که داد نشان شده فعالسازی ساعت 5 پودری مخلوط روی Al 2 فاز سیلیکا و آلومینیوم واکنش اثر در 800 C دمای در مخلوط اگر که میشود بینی پیش بنابراین میشود. تشکیل اضافه AZ91C آلیاژ مذاب به شده فعالسازی ساعت 5 پودری Al 2 فاز شود رسانده 800 C به مذاب دمای سپس و شود صورت در همچنین شود. تشکیل مذاب در درجا صورت به فازهای که میرود انتظار ذرات و مذاب مناسب اختالط شوند. توزیع مذاب در یکنواخت بهطور تکننده تقوی 10. Nanovation 11. Differential scanning calorimetry این در استفاده مورد گردابی گری ریخته سیستم نمادین تصویر 2. شکل پژوهش 202
3 شماره. 20 دوره. 1396 پاییز 197-208 همکاران: و بروني منصور شده رزوه دوسر و شکاری ترا نمونه ب( و مکانیکی] 24 [ نقشه الف( کشش نهای آزمو برای شده استفاده گرد کششی ه نمون تصویر 3. شکل ریزساختاری یهای بررس نمونۀ نوری میکروسکوپی ریزساختار از ههایی نمون 4 شکل در نانوکامپوزیتی نمونههای و )شاهد( غیرکامپوزیتی دیده ب و الف 4- شکلهای در که نگونه هما یشود. م دیده فاز شامل شاهد( )نمونۀ AZ91C آلياژ ریزساختار میشود منيزيم دندريتهاي كه است β-mg 17 Al 12 فلزي بين پيوسته بهطور β-mg 17 Al 12 فاز است. كرده احاطه را )Mg-α( اوليه است شده پخش Mg-α اوليۀ فاز دانههاي مرز طول در عمده خواص کاهش که بوده پيوسته و طوالني شبكۀ شكل به و دارد. هدنبال ب را مکانیکی نانوکامپوزیتی مواد ریزساختار بررسی در نکات مترین مه از است. زمینه در تکننده تقوی ذرات اتصال و توزیع چگونگی بررسی کامپوزیتی ۀ نمون ریزساختار دکه و لهای 4 -ج شک در وجود این با مشخصی نشان یدهد م نشان را سیلیکا نانو ذرات درصد 2 شامل در یشود. نم مشاهده زمینه در تکننده تقوی نانوذرات وجود از مناسبی توزیع یکه هنگام نانومتری تکنندههای تقوی از استفاده مادۀ از بزرگ ههای کلوخ و آمده هدست ب کامپوزیت در ذرات از یافتن و تشخیص باشند نداشته حضور ساختار در تکننده تقوی نوری میکروسکوپی بررسی با ریزساختار در تکننده تقوی ذرات وسیلۀ به باالتر یهای بزرگنمای در بررسی به نیاز و نیست میسر مشاهدات از یتوان م همچنین است. الکترونی پهای میکروسکو و حضور به فیزیکی و مکانیکی خواص بررسی و غیرمستقیم برد. پی زمینه در تکننده تقوی توزیع میشود مشاهده 4 -د و ج 4- شکلهای در دیگر سوی از اکسیدی نانوذرات شامل AZ91C كامپوزيتهاي نانو در كه اوليه فاز شكل و شده ريزتر Mg-α اصلي فاز دندریتهای هممحور ريز دندريتي ساختار به خشن دندريتي حالت از در شده ایجاد ذرات نانو نظرمیرسد به است. شده تبديل ای بهتر غيرهمگن هزني جوان شرایط ایجاد با هاند توانست مذاب و Mg-α فاز ریزشدن موجب دانهها رشد از موثر جلوگیری ریزشدن شوند. β-mg 17 Al 12 فاز پيوستۀ شبكههاي اصالح نيز که β-mg 17 Al 12 یوتکتیکی فاز نیز و Mg-α اصلی فاز دانههای مکانیکی خواص بر مگیری چش تأثیر دارد قرار دانهها مرز در داشت. خواهد )SEM( روبشی الکترونی میکروسکوپی تصویر 5 شکل نانوذرات درصد 2 شامل کامپوزیتی نمونۀ به مربوط با ذراتی تصویر این در یدهد. م نشان را SiO 2 تکننده تقوی میشود. مشاهده نانومتر صد چند تا ده چند حدود در ابعادی 5 شکل در شده مشخص فاز سه EDS آنالیز ب 5- شکل شده مشاهده ذرات آنالیز این اساس بر یدهد. م نشان را الف اثری و هستند MgAl 2 و Al 2 MgO جنس از و اکسیدی بر نمیشود. دیده ساختار در سیلیکا نانو شدن اضافه ذرات از در شده اضافه نانوسیلیکای ذرات میرسد هنظر ب اساس این درجای ایجاد به منجر اکسیژن آزادسازی با و شده احیا مذاب مورد ادامه در مسئله این که شدهاند جدید اکسیدی فازهای یگیرد. م قرار بررسی Mg-SiO 2 سیستم در فازها تشکیل ترمودینامیکی تحلیل که شد ارائه 1 جدول در استفاده مورد آلیاژ شیمیایی ترکیب عنصر هعنوان ب آلومینیوم و پایه فلز هعنوان ب منیزیم آن در با نانوسیلیکا ذرات آن بر عالوه دارند. وجود اصلی آلیاژی انتظار و دارند وجود آلیاژ این مذاب در نیز باال بسیار ویژۀ سطح برای مناسبی شرایط 750 C دمای در فرایند حین در یرود م شدۀ انجام پژوهشهای اساس بر شود. فراهم مذاب با واکنش موجود اصلی عناصر بین یتوانند م 5 تا 1 واکنشهای قبلی هر آزاد انرژی مقدار که دهند رخ نانوسیلیکا ذرات و مذاب در 203
پاییز. 1396 دوره. 20 شماره 3 توسعه نانوكامپوزيت ريختگي در جای زمینه منيزيمی تقویت شده با نانوذرات اکسیدی باافزودن پودرفعال شده نانوسیلیکا به مذاب شکل.4 تصاویر میکروسکوپی نوری در دو بزرگنمایی مختلف الف و ب) ریزساختار نمونۀ ریختگی غیرکامپوزیتی ج و د) ریزساختار نمون ۀ کامپوزیتی شامل 2 درصد نانوذرات تقویت کننده SiO2 واکنش در دمای )1023K( 750 C نیز در کنار هر یک نشان داده شده است [.]28-26 رابطه.1 رابطه.2 رابطه.3 رابطه.4 رابطه.5 ) 4Mg(l)+SiO2(s) Mg2Si(s)+2MgO(s ΔG01023 K= 348.19 kj/mol ) SiO2(s)+2Mg(l) 2MgO(s)+Si(l ΔG01023 K= 268.22 kj/mol ) 2SiO2(s)+Mg(l)+2Al(l) MgAl2O4(s)+2Si(l ΔG01023 K= 449.63 kj/mol ) 3SiO2(s)+4Al(l) 2Al2O3(s)+3Si(l ΔG01023 K= 556.44 kj/mol ) 3SiO2(s)+2MgO(s)+4Al(l) 2MgAl2O4(s)+3Si(l ΔG01023K= 631.08 kj/mol از آن جایی که انرژی آزاد همه این واکنش ها در دمای 750 C به شدت منفی است تشکیل فازهای Al2O3 MgAl2O4 و MgO که در شکل -5 الف نشان داده شده است از لحاظ ترمودینامیکی قابل انجام و خودبخودی به نظر می رسد [.]28 فاز MgAl2O4 ترکیبی از خواص منحصربه فرد نظیر هدایت حرارتی پایین ضریب انبساط حرارتی کم مقاومت به شوک حرارتی خوب ثابت دی الکتریک کم مقاومت الکتریکی زیاد نقطۀ ذوب باال ( )2135 C و استحکام مکانیکی باال از خود نشان می دهد [ 28 و.]29 عالوه بر این این ترکیب چسبندگی بسیار خوبی با زمینه های فلزی دارد [.]30 بر اساس گزارش اسریکمار 12 و همکاران [ ]28 مطالعات مختلفی در مورد چگونگی تشکیل نوع فصل مشترک و نیز کریستالوگرافی فاز MgAl2O4 در حضور تقویت کننده های مورد استفاده در کامپوزیت های زمینه فلزی انجام شده است. تقویت کننده های مورد استفاده اکسیدی نظیر Al2O3 12. Sreekumar 204
3 شماره. 20 دوره. 1396 پاییز 197-208 همکاران: و بروني منصور )ا ف( MgO Al 2 )ة( MgAl 2 EDS عنصری آنالیز ب( و SiO 2 تکننده تقوی نانوذرات درصد 2 شامل کامپوزیتی نمونۀ به مربوط )SEM( روبشی الکترونی میکروسکوپی تصاویر الف( 5. شکل c. و a b نقاط از الیاف MgO Al 4 B 3 O 18 15 کائولن پشم 14 مولیت 13 سافیل SiC و AlN B 4 C گرافیت مثل اکسیدی غیر یا شیشه و 16 ASZ نشان اکسیدی تقویتکنندههای با واکنشها مطالعۀ بودهاند. اکسیدی تکنندۀ تقوی واکنش اثر در MgAl 2 که است داده یگردد. م تشکیل زمینه آلیاژ در موجود منیزیم و آلومینیوم با غیراکسیدی تکنندههای تقوی سطح اکسیداسیون همچنین میشود واکنشپذیر اکسیدی الیۀ یک تشکیل به منجر نیز SiO 2 تشکیل یکند. م کمک MgAl 2 تشکیل به الیه این که مثالهایی B 4 C روی بر B 2 و AlN روی بر SiC Al 2 روی بر جذب که شده گزارش موارد بعضی در هستند. مکانیزم این از منبعی هعنوان ب تکنندهها تقوی سطح روی بر موجود اکسیژن است. کرده عمل MgAl 2 تشکیل برای به مقاومت نیز و باال استحکام و صلبیت دارای Al 2 کامپوزیتهای ]31[. است مناسب حرارتی پایداری و سایش چشمگیری افزایش Al 2 نانوذرات با شده تقویت منیزیمی استحکام و کشسانی مدول در اندکی افزایش و ریزسختی در کششی استحکام و سختی ]32[. یدهند م نشان خود از تسلیم ]19[. مییابد افزایش MgO با شده تقویت AZ91 آلیاژ در ذرات ایجاد که میرود انتظار مطالب این به توجه با AZ91C زمینه آلیاژ در MgO و MgAl 2 Al2O3 اکسیدی مکانیکی خواص افزایش و داشته مناسب تکنندگی تقوی نقش 20[. و ]19 باشد داشته دنبال به را مکانیکی خواص بررسی آزمون از حاصل تنش-کرنش منحنیهای از نمونهای شکل 6 نشان را غیرکامپوزیتی و کامپوزیتی نمونههای برای کشش سختی شامل مکانیکی خواص میانگین مقادیر یدهد. م طول ازدیاد درصد و نهایی کششی استحکام تسلیم استحکام 2 جدول در نانوکامپوزیتی نمونههای و غیرکامپوزیتی نمونۀ است. شده داده نشان سختی میشود دیده 2 جدول و 6 شکل از که نگونه هما 13. Saffil 14. Mullite 15. Kaowool غیربلورین ساختار با و 2:5:3 نسبت با ZrO و SiO Al O ترکیب 16. 2 2 2 3 205
مذاب به نانوسیلیکا شده پودرفعال باافزودن اکسیدی نانوذرات با شده تقویت منيزيمی زمینه جای در ريختگي نانوكامپوزيت توسعه 3 شماره. 20 دوره. 1396 پاییز کامپوزیتی ب( و غیرکامپوزیتی الف( ههای نمون برای کشش آزمون از حاصل تنش-کرنش یهای منحن از های نمون 6. شکل نانوکامپوزیتی و غیرکامپوزیتی ههای نمون مکانیکی خواص 2. جدول سختی )BHN( غیرکامپوزیتی ۀ نمون )نمونۀشاهد( ۀنانوکامپوزیتی نمون آزمایش( سه )میانگین تغییر درصد اولیه ماده )%( تقویتکننده نهایی کششی استحکام )MPa( تسلیم استحکام )MPa( طول ازدیاد درصد 3/3±0/3 3±0/2-9/1 84±2 120±3 +42/9 168±3 230±2 +36/9 67±3 80±3 +19/4 0 2 - ریختگی نمونههای نهایی کششی استحکام و تسلیم استحکام )نمونۀ غیرکامپوزیتی ریختگی ۀ نمون به نسبت نانوکامپوزیتی کاهش اندازهای تا آن طول ازدیاد درصد و افزایش شاهد( است. یافته در مکانیکی خواص بهبود برای مختلفی مکانیزمهای شکل بررسی از است. شده ارائه فلزی زمینه کامپوزیتهای یپ میتوان کامپوزیتی نمونههای خواص و دانهها اندازه و خواص بهبود شواهد از یکی برد. عملیات تاثیرگذاری به نمونههای ریزساختار که است این کامپوزیتی نمونههای در دارای غیرکامپوزیتی نمونه به نسبت نانوکامپوزیتی ریختگی همچنین است. یکنواختتر و )اثرهال-پچ( ریزتر هبندی دان حد تا اولیه α فاز دانههای مرز در β-mg 17 Al 12 ثانویۀ فاز بهطور و داده دست از را خود پیوستگی شده خرد زیادی میرسد نظر به است. شده پراکنده ساختار در یکنواختتری ساختار در تکننده تقوی ذرات یکنواخت توزیع مسئله این علت دانهها رشد از جلوگیری و اولیه α فاز هزنی جوان بر آنها تاثیر و که است زمینه در اکسیدی ذرات نانو ایجاد تاثیردیگر باشد. هک نگونه شدهاند.هما توزیع زمینه در همگنی نسبتا بهصورت قرار هم کنار و توزیع چگونگی میشود دیده 4 شکل در که نیست شکلمشخص این در تکننده تقوی ذرات نانو گرفتن تشکیل عدم و تکننده تقوی ذرات مناسب نسبتا توزیع از نشان دارد. زمینه در بزرگ ههای کلوخ عرض به طول نسبت کوچکی به توجه با کلی طور به ایجاد سرامیکی تکننده تقوی ذرات متوسط اندازه کوچکی و زمینه کامپوزیتهای نانو در آنها کم خیلی درصد و شده انتقال طریق از مستقیم استحکامبخشی مکانیزم تأثیر فلزی ذرهای کامپوزیتهای مکانیکی خواص افزایش بر ذرات به بار میرسد هنظر ب ناچیز بسیار غیرمستقیم مکانیزمهای به نسبت دیگر مکانیزمهای عهده به استحکام افزایش اصلی نقش و مدول انطباق عدم اوراوان پچ هال- نظیر مبخشی استحکا است. 17 )CTE( حرارتی انبساط ضریب انطباق عدم و االستیک کاهش نانو مقیاس تا تکننده تقوی ذرات اندازه که هنگامی مییابد. اهمیت یها نابجای با ذرات اندراکنش یکند م پیدا در مدهی استحکا مکانیزمهای دیگر به اثر این که وقتی اضافه سرامیکی تکننده تقوی با فلزی زمینه کامپوزیتهای دارد دنبال به را مکانیکی خواص مگیر چش بهبود میشود.]10[ گسترۀ برای ریختگی منیزیم آلیاژهای در پچ هال- رابطه شکل به 1/5mm تا 36µm بین هها دان اندازه از وسیعی 17. Coefficient of thermal expansion 206
3 شماره. 20 دوره. 1396 پاییز 197-208 همکاران: و بروني منصور 1/2 این در ]33[. است شده تعیین σ y = 17.7 + 0.25D برحسب دانه قطر d و MPa برحسب تسلیم تنش σ y رابطه مشخص شده ذکر رابطه کمک به پژوهش این در است. m و بوده %49 حدود پچ هال- رابطه مدهی استحکا سهم که شد است. مدهی استحکا مکانیزمهای دیگر به مربوط بقیه با و داشته بستگی زمینه دانه اندازۀ به پچ هال- اثر شدت مورد در مییابد. کاهش زمینه دانههای اندازۀ افزایش متفاوتی نظرات کامپوزیتها در پچ هال- مدهی استحکا تاثیر برای ]34[ روهاتگی و یزاده صنعت مثال بهطور دارد. وجود استحکام بر پچ هال- مدهی استحکا اثر نانوکامپوزیتها لک درصد 50 از بیش بهطوریکه یدانند م مهم بسیار را ژانگ پژوهش در وجود این با یکند. م ایجاد را مدهی استحکا اوراوان مدهی استحکا مکانیزم که است شده ذکر ]35[ چن و اثر و بوده نانوکامپوزیتها مدهی استحکا در مکانیزم مهمترین است. ناچیز بسیار پچ هال- کامپوزیتها برای که است شده گزارش این بر عالوه عدم اثر از اوراوان مدهی استحکا مکانیزم تاثیر اتاق دمای در حالی در است مهمتر )CTE( حرارتی ط انبسا ضریب انطباق عدم اثر 300 C( )حدود اتاق دمای از باالتر کاری دمای در که میشود اوراوان اثر از مهمتر حرارتی انبساط ضریب انطباق تعداد باال دمای در که است علت بدان پدیده این ]34[. کاهش اتمی نفوذ بهعلت ساختار در شده ایجاد نابهجایی اثر با شده تشکیل نابهجاییهای چگالی بنابراین یکند. م پیدا این که کرده پیدا کاهش اتاق دمای به نسبت اوراوان مکانیزم مکانیزم اثر کاهش و نابهجاییها اندرکنش کاهش به منجر انطباق عدم دیگراثر طرف از میشود. اوراوان مدهی استحکا افزایش با تکننده تقوی و زمینه بین حرارتی ط انبسا ضریب رد نابهجایی چگالی افزایش باعث این مییابد. افزایش دما ]20[. میشود تکننده تقوی زمینه- لمشترک فص مجاورت متفاوت کامال تکننده تقوی و زمینه کشسانی مدول چون قرار یکبعدی بارگذاری تحت کامپوزیتی جسمی وقتی است بسیار تحلیلهای میآید. هوجود ب مرکبی تنش توزیع یگیرد م برشی تنشهای ذره با زمینه مرز در که میدهد نشان دقیق ]36[. دارد دنبال به را استحکام افزایش که میآید هوجود ب همزمان میشود دیده 2 جدول و 6 شکل در که نگونه هما طول درصدازدیاد کامپوزیتی نمونههای استحکام افزایش با عمومی هطور ب مسئله این است. یافته کاهش حدودی تا آنها مکانیزمهایی همان واقع در میشود. دیده کامپوزیتها در هم را زمینه شکلپذیری میشود استحکام افزایش باعث که کننده تقویت ذرات ضعیف پیوند آن بر عالوه یدهد. م کاهش گازی تخلخلهای چون عیوبی ایجاد و منیزیمی زمینه و پذیری انعطاف کاهش باعث که باشند عواملی یتوانند م هم میشود. کامپوزیتها هگیری نتیج 4. و Al 2 اکسیدی نانوذرات شامل AZ91C نانوکامپوزیت موفقیت با گردابی هگری ریخت هروش ب MgO و MgAl 2 و MgAl 2 Al 2 اکسیدی ذرات وجود شد. ساخته داشته مناسب تکنندگی تقوی نقش AZ91C آلیاژ در MgO و ریزتر دانههای دارای ساختهشده نانوکامپوزیتهای و بودند. غیرکامپوزیتی شاهد نمونۀ به نسبت یکنواختتر شده خرد زیادی حد تا β-mg 17 Al 12 ثانویۀ فاز همچنین این است. شده پراکنده ساختار در غیرپیوسته بهصورت و شاهد ۀ نمون به نسبت مکانیکی خواص بهبود به منجر تغییرات و تسلیم استحکام سختی که بهطوری شد غیرکامپوزیتی و مگاپاسکال 84 برینل 67 از ترتیب به کششی استحکام 120 برینل 80 به غیرکامپوزیتی نمونۀ در مگاپاسکال 168 افزایش کامپوزیتی نمونۀ در مگاپاسگال 230 و مگاپاسکال یافت. References [1]E.F. Horst,L.M. Barry,Magnesium Technology (Metallurgy,Design Data,Applications), Springer, Germany, 2006. [2] D. Eliezer, E. Aghion, F.H. (Sam) Froes, Magnesium Science, Technology and Applications, Advanced Performance Materials 5, pp. 201 212, 1998. [3] H. Jafari, M. H. Idris, A. Ourdjini, High temperature oxidation of AZ91D magnesium alloy granule during in-situ melting, Corrosion Science,Vol. 53, pp. 655 663, 2011. [4]S. Aravindan, P.V. Rao, K. Ponappa, Evaluation of physical and mechanical properties of AZ91D/SiC composites by two step stir casting process, Journal of Magnesium and Alloys,Vol. 3, pp. 52-62, 2015. [5] G. Q. You, S. Long, R. Li., Effective protection of magnesium melt surface from oxidation using HFC125-containing shielding gas, Materials Science Forum, Vols. 546-549, pp. 119-122, 2007. [6] H.E. Friedrich, B.L., Mordike, Magnesium Technology (Metallurgy, Design Data, Applications), 1 st Ed., Springer, Germany, 2006. [7] ASM Handbook, Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials, Vol. 2, 10 th ed., ASM, 1992. زمینه کامپوزیت فیزیکی خواص بررسی علیزاده ع. جعفری ح. گرجی رحمانی ر. ]8[ اکستروژنگرم" و گردابی گری ریخته روش به شده ساخته ZX51-Al 2 منیزیمی 1394. تابستان 25 تا ص 13 58 متالورژی مهندسی مجلۀ [9] S. F. Hassan, M.Gupta, Effect of submicron size Al 2 particulates on microstructural and tensile properties of elemental Mg. Journal of Alloys andcompounds, Vol. 457, 244 250, 2008. [10] R.Casati, M. Vedani, Metal matrix composites reinforced by nanoparticles-a review, Metals, Vol. 4, pp. 65-83, 2014. [11] L. Y. Chen, J.Q. Xu, H. Choi, M. Pozuelo, X. Ma, S. Bhowmick, J. M. Yang, S. Mathaudhu, X.C. Li, Processing and properties of magnesium containing a dense uniform dispersion of nanoparticles, Nature, vol. 528, pp.539 543, 2015. 207
پاییز. 1396 دوره. 20 شماره 3 توسعه نانوكامپوزيت ريختگي در جای زمینه منيزيمی تقویت شده با نانوذرات اکسیدی باافزودن پودرفعال شده نانوسیلیکا به مذاب [12] H. Choi, Y. Sun, B. P. Slater, H. Konishi,, X. Li, AZ91D-TiB 2 Nanocomposites fabricated by solidification nanoprocessing, Advanced Engineering Materiales, Vol.14, N0. 5, pp. 291-295, 2012. [13] M. Habibnejad-Korayem, R. Mahmudi, W.J. Poole, Enhanced properties of Mg-based nanocomposites reinforced with Al 2 nano particles, Materials Science and Engineering A, Vol. 519, pp. 198-203, 2009. [14] K.Kainer,Metal matrix composite, Wiley book, 2006. [15] M. N. Gang, Growth of nanorods or nanostructured eutectic in the formation of Mg-based metal matrix composite, PhD thesis, The Chinese University of Hong Kong, 2004. [16] J.N. Fridlyander, Metal matrix composite, chapman&hall, Moscow, Russia, 1995. [17] A. Kazunori, Y.Hiroyuki, High temperature properties of AZ91D magnesium alloy composite reinforced with short alumina fiber and Mg 2 Si particle, Materials Transactions, Vol. 49, No. 7, pp. 1688-1693, 2008. [18] Z. Xiuging, Li. Lihua, M. Naiheng,W. Haowei, New In-situ synthesis method of magnesium matrix composites reinforced with TiC particles, Materials Research, Vol. 9, No. 4, pp. 357-360, 2006. [19] Z. Song-li, Z. Yu-tao,C. Gang, In situ (Mg 2 Si+MgO)/Mg composites fabricated from AZ91-Al 2 (Si ) 3 with assistance of high-energy ultrasonic field, Transactions of Nonferrous metals Society of china, Vol. 20, pp. 2096-2099, 2010. [20] P.P. Bhingole, G. P. Chaudhari, S. K. Nath, Processing, microstructure and properties of ultrasonically processed in situ MgO Al 2 MgAl 2 dispersed magnesium alloy composites, Composites: Part A, 66, pp. 209 217, 2014. [21] International ASTM B 80-05, Standard specification for magnesium alloy sand casting, 2005. [22] M. Senemar, A. Maleki, B. Niroumand,A. Allafchian, A novel and facile method for silica nanoparticles synthesis from high temperature vulcanization (HTV) silicone,association of Metallurgical Engineers of Serbia (AMES),Vol 22,Issue 1, pp. 1-8, 2016. [23] M. Borouni, B. Niroumand, A. Maleki, Synthesis and characterization of in-situ magnesium based cast nano composite via nano-sio 2 addition to the melt, Materials and technology, Vol.51, No.6, pp. 107-113, 2017. [25] International ASTM E03-1, Standard Practice for Preparation of Metallographic Specimens,2007. [26] D. Huang, Y. Wang, Y. Wang, H. Cui, X. Guo, In situ Mg 2 Si reinforced Mg alloy synthesized in Mg-SiO 2 system, Advanced Materials Research,Vols. 146-147, pp.1775-1779, 2011. [27] Y.J. Liang, Y.C. Chen,Thermodynamic Data Handbook on Inorganic Substances,Dongbei University Press, China, in Chinese, 1993. [28] V.M. Sreekumar, R.M. Pillai, B.C. Pai, M. Chakraborty: Evolution ofmgal 2 crystals in Al-Mg-SiO 2 composites, Applied Physics AMaterials Science & Processing, Vol. A 90, pp. 745 752, 2008. [29] C. Pacurariu, I. Lazau, Z. Ecsedi, R. Lazau, P. Barvinschi, G. Marginean, New synthesis methods of MgAl 2 spinel, Journal of the European Ceramic Society, vol. 27, pp. 707 710, 2007. [30] G. Ramani, R.M. Pillai, B.C. Pai, T.R. Ramamohan, Factors affecting the stability of non-wetting dispersed suspensions in metallic melts, Composites, Vol. 22, Issue 2, pp 143-150, 1991. [31]A. Kazunori, Y. Hiroyuki, Effects of particle-dispersion on the strength of an alumina fiber-reinforced aluminum alloy matrix composite, Materials Transactions, Vol. 44, No. 6, pp. 1172 to 1180, 2003. [32] T.S. Srivatsan, C. Godbole, T. Quick, M. Paramsothy, M. Gupta, Mechanical behavior of a magnesium alloy nanocomposite under conditions of static tension and dynamic fatigue,journal of Materials Engineering and Performance, vol. 22, pp. 439-453, 2013. [33] P. Andersson, C. H. Cáceres, J. Koike, Hall-Petch parameters for tension and compression in cast Mg, Materials Science Forum, Vols. 419-422, pp. 123-128, 2003. [34] A. Sanaty-Zadeh,P.K. Rohatgi, Comparison between current models for the strength of particulate reinforced metal matrix nanocomposites with emphasis on consideration of Hall Petch effect, Materials Science and Engineering, A 531, pp. 112-118, 2012. [35] Z. Zhang,, D.L. Chen, «Consideration of orowan strengthening effect in particulate-reinforced metal matrix nano composites: «A model for Predicting their Yield Strength», ScriptaMateriala, Vol. 54, Issue 7, pp. 1321-1326, 2006. [36] G.E. Dieter,Mechanical Metallurgy, MacGraw-Hill Book Company Limited, UK, 1988. [24] International ASTM B E8/E8M 09, Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials1, 2010. 208