تولید و مشخصه یابی کامپوزیت زمینه آلومینیوم به روش رخنه دهی تحت فشار مذاب در پیش ساخته های پوشش داده شده فولادی

امروزه کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به دلیل خواصی همچون استحکام ویژه بالا، مقاومت به سایش خوب، ضریب انبساط حرارتی پایین و مقاومت به اکسیداسیون بالا مصرف زیادی را در صنعت خودروسازی، صنایع نظامی و صنایع هوافضا پیدا کرده اند. یکی از روش های جدید ساخت مواد کامپوزیتی زمینه آلومینیومی روش نفوذدهی مذاب به درون پیش ساخته های فلزی، توسط ریخته گری کوبشی است. در این پژوهش کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با پیش ساخته هایی از الیاف فولادی توسط روش ریخته گری کوبشی تولید گردید. به منظور جلوگیری از انجام واکنش های شیمیایی مضر بین الیاف فولادی و زمینه آلومینیومی و نیز افزایش قابلیت ترشوندگی الیاف، با استفاده از فرایند الکترولس بر روی الیاف، پوشش نیکل- فسفراعمال شد. سپس کامپوزیت های آلومینیوم- فولاد با درصدهای وزنی مختلف از الیاف فولادی تهیه شدند. نمونه ها در دمای بارریزی 750 درجه سانتی گراد، تحت فشارهای mpa 50، 75، 100 و 125 ریخته گری شدند. در ادامه خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت های حاوی 3، 5 و 7 درصد وزنی الیاف فولادی در مقایسه با آلومینیوم خالص تجارتی بررسی گردید. نتایج نشان داد با افزایش فشار ریخته گری کوبشی از mpa 50 به mpa 125، درصد تخلخل نمونه آلومینیوم خالص به صفر می رسد و استحکام ویژه یا نسبت استحکام به وزن کامپوزیت حاوی 7 در صد وزنی الیاف فولادی حدود دو برابر آلومینیوم خالص شد. همچنین سختی، از 19 برینل برای آلومینیوم خالص در فشار mpa 50، به 52 برینل برای نمونه ی کامپوزیتی با 7 در صد وزنی الیاف در فشار mpa 125 می رسد. علاوه بر این با افزایش درصد وزنی الیاف فولادی، تخلخل افزایش یافته و انعطاف پذیری کاهش می یابد. به منظور بررسی رفتار تریبولوژیکی نمونه ها، آزمایش های سایش با استفاده از دستگاه پین روی دیسک انجام شد. آزمایش های سایش در شرا یط خشک و تحت بار های 1، 3 و 5 نیوتن و با سرعت لغزش m/s 14/0 صورت گرفت. جهت تشخیص مکانیزم غالب سایش، سطوح تماس و ذرات سایش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آزمایش های سایش نشان می دهد که نمونه های کامپوزیتی با در صد بیشتر تقویت کننده از مقاومت سایش بالاتری برخوردار بوده که این امر را می توان به افزایش مقاومت به تغییر شکل پلاستیک نمونه های کامپوزیتی در اثر حضور الیاف فولادی تقویت کننده نسبت داد. در نهایت می توان چنین نتیجه گرفت که درکاربردهایی که سختی، استحکام یا مقاومت به سایش بالا مد نظر باشد، استفاده از کامپوزیت های با زمینه ی آلومینیوم خالص و حاوی درصد وزنی مناسب الیاف فولادی پوشش کاری شده با پوشش نیکل- فسفر، منطقی و دارای توجیه اقتصادی خواهد بود.