فصلنامه علمی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران،تهران،ایران

10.22061/tej.2008.1316

چکیده

در آلیاژ‌های ریختگی آلومینیم- سیلیسیم فازهای سیلیسیم یوتکتیک به صورت تیغه‌های خشن و سوزنی شکل تشکیل می­شوند که این نوع مورفولوژی موجب افت شدید خواص مکانیکی قطعات می­گردد. لذا از عملیات بهسازی جهت تبدیل این گونه فازها به حالت رشته ای و کروی استفاده می­شود.دراین تحقیق جهت بهسازی ساختار آلیاژ 319 از آمیژان   Al-10Sr استفاده شد و با استفاده از ابزار دقیق و پیشرفته آنالیز حرارتی، منحنی‌های سرد شدن و مشتق اول متناظر آنها برای نمونه‌های حاوی مقادیر مختلف استرانسیم ترسیم و از بررسی اطلاعات حاصل از آنها دماهای جوانه‌زنی () و رشد () سیلیسیم یوتکتیک تعیین شد. نتایج نشان داد که با افزایش عنصر استرانسیم دماهای جوانه‌زنی () و رشد () یوتکتیک کاهش می‌یابد. تغییرات افت دمای رشد یوتکتیک نسبت به حالت بهسازی نشده که با پارامتر  بیان گردید به عنوان بهترین پارامتر برای کنترل بهسازی معرفی شد.   با کاهشدرحالت بهسازی شده، افزایش یافته و پس از محدوده­ی  wtSr% (016/0-012/0) کاهش می‌یابد. نتایج حاصله نشان می­دهد که از آنالیز حرارتی می­توان به عنوان یک ابزار دقیق و سریع در خط تولید قطعات آلومینیمی برای اندازه گیری بهسازی سیلیسیم یوتکتیک استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation and Determination of Silicon Eutectic Modification Level Using Thermal Analysis in 319 Aluminum Alloy

نویسندگان [English]

  • S. Ghodrat
  • S. Shabestari
  • M. Malekan

Faculty of Materials and Metallurgy Engineering, Iran University of Science and Technology,Tehran,Iran

چکیده [English]

Eutectic Silicon phases form as the coarse and acicular shape in Aluminum-Silicon alloys. These phases have detrimental effect on mechanical properties of casting parts. Modification process has been used to change the shape of these phases to fibrous morphology. In this research different level of strontium; in the form of Al-10%Sr master alloy; have been added to 319 aluminum alloy to investigate their effects on modification. Thermal Analysis has been used as a technique to study the cooling curves and first derivative curves. Effect of strontium on solidification parameters such as nucleation temperature ((, and growth temperature () of eutectic silicon has been determined. ((and () have been reduced by increasing strontium content. () can be used as a parameter to control the modification of eutectic silicon. The results of this research indicate that thermal analysis technique can be used as an accurate and quick device of on-line quality control in production lines of aluminum casting industries.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Eutectic silicon refining
  • thermal analysis
  • aluminum alloy 913

1 ]ملکان مهدی ، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایران، . 1972 ]2 ]ملکان مهدی ، سمینار کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایران، .1971 [3] Jorstad J.L. and Rasmussen W.M., Aluminum Casting Technology, 2th Edition, AFS,1993 . ]4 ]قدرت سپیده ، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایران، . 1972 [5] Gruzleski J.E. and Closset B.M., The Treatment of Liquid Aluminum-Silicon Alloys , AFS, Inc., Des Plaines, Illinois, USA ,1990. [6] Sigworth G. K., " Theoretical Aspects of the Modification of Al-Si Alloys", AFS Transactions, Vol. 91, 1983, pp. 7-16. ]8 ]ملکان مهدی ، قدرت سپیده ، شبستری سعید و سعیدی نیا سعید ، "مدلسازی فیزیکی سرعت انجماد قطعات آلومینیمی آلیاژ AS5U3G از طریق آنالیز حرارتی"، ریخته گری، سال بیست و چهارم، شماره .29الی 11 های صفده، 1972 ،14 [8] Backuerud L., Chai G. and Tamminen J., "Solidification Characteristics of Aluminum Alloys", Vol. 2, Foundry Alloys, AFS/ Skanaluminium, Stockholm, Sweden , 1990. [9] Tamminen J., "Thermal Analysis for Investigation of Solidification Mechanisms in Metals and Alloys", Ph. D. Thesis Published in Chemical Communications, University of Stockholm, Sweden, No. 2, 1988. [10] Jiang H., Sokolowski J. H., Djurdjevic M. B. and Evans W. J., "Recent Advances in Automated Evaluation and on- line Prediction of Al-Si Eutectic Modification Level" AFS Transaction, Vol. 108, No. 24, 2000, pp. 505- 510. [11] Mackay R. J., Djurdjevic M. B., Jiang H., Sokolwski J. H. and. Evans W. J, "Determination of Eutectic Si Particle Modification Via a New Thermal Analysis Interpretive Method in 319 Alloy", AFS Transaction, Vol. 108, No. 24, 2000, pp. 511- 520. [12] Djurdjevic M. B., Gallo P., Jiang H. and Sokolowski J. H., "Evaluation of Strontium Fading in 319 Al Alloy Using Thermal Analysis", AFS Transaction, Vol. 108, No. 20, 2000, pp. 485-489. [13] Yen C.M., Evans W.J., Nowicki R.M. and G. S. Cole, "Measuring the Quality of Aluminum Casting Alloys With Microprocessor-Aided Thermal Analysis", AFS Transactions, Vol. 93, No. 26, 1985, pp. 199-204. [14] Charbonnier J., "Microprocessor Assisted Thermal Analysis Testing of Aluminum Alloy Structures", AFS Transactions, Vol. 92, No. 133, 1984, pp. 907-922. [15] Apelian D., Sigworth G. K. and Whaler K. R., "Assessment of Grain Refinement and Modification of Al-Si foundry Alloys by Thermal Analysis", AFS Transactions, Vol. 92, No. 161, 1984, pp. 297-307. سعید شبستری و همکاران ارزیابی نرخ بهسازی سیلیسیم یوتکتیک با تکنیک آنالیز حرارتی در آلیاژ آلومینیم 913 143 مجله فناوری آموزش، سال سوم، جلد 9 ،شماره2 ،زمستان 1931 [20] Shabestari S.G. and Ghodrat S., “Thermal Analysis and Microstructural Evaluation of Intermetallic Compounds Formed During Preand Post-Eutectic Reactions in 319 Aluminum Alloy”, Canadian Metallurgical Quarterly, Vol. 45, No.2, 2005, pp. 207-214. [21] Emadi D. and Whiting L. V., "Determination of Solidification Characteristics of Al-Si Alloys by Thermal Analysis", AFS Transactions, Vol. 200, No. 033, 2002. [22] Djurdjevic M., Jiang H. and Sokolowski J., “On-line prediction of aluminum-silicon eutectic modification level using thermal analysis ”, Materials Characterization, Vol. 46, 2001, pp. 31-38. [23] Chen X., Geng H. and Li Y., “Study on the eutectic modification level of Al–7Si Alloy by computer aided recognition of thermal analysis cooling curves ”, Materials Science and Engineering A, Vol. 419, 2006, pp. 283-289. [16] Djurdjevic M. B., Kierkus W. T., Liliac R. E. and Sokolowski J. H., "Extended Analysis of Cooling Curves", 41the Annual Conference of Metallurgists of CIM, Proceedings of the International Symposium on Light Metals, 2002, pp. 351-365. [17] Mackay R.I., Djurdjevic M.B. and Sokolowski J.H., "Effect of Cooling Rate on Fraction Solid of Metallurgical Reactions in 319 Alloy", AFS Transactions, Vol. 108, No. 25, 2000, pp. 521- 530. [18] Barlow J. O. and Stefanescu D. M., "Computer-Aided Cooling Curve Analysis Revisited", AFS Transactions, Vol. 105, No. 04, 1997, pp. 349-354. [19] Shabestari S.G. and Malekan M., “Thermal Analysis Study of the Effect of Cooling Rate on the Microstructure and Solidification Parameters of 319 Aluminum Alloy”, Canadian Metallurgical Quarterly, Vol. 44, No. 3, 2005, pp. 305-312.