مواد دارای عملکرد هدفمند با زمینه آلومینیومی به سبب مزیت استحکام ویژه بالا و مقاومت سایشی خوب، می توانند کاربردهای زیادی در صنایع هوافضا و خصوصا خودروسازی داشته باشند که با بررسی های بیشتر می توان شرایط بهینه را برای رسیدن به این خواص از طریق ریخته گری گریز از مرکز به دست آورد. آلیاژ هایپریوتکتیک A390 به عنوان آلیاژ اصلی به 5 بخش 400 گرمی تقسیم شد. این نمونه ها با سرعت های دوران 800، 1200، 1400، 1600 و 2000 دور بر دقیقه توسط دستگاه گریز از مرکز عمودی به شکل بوش استوانه ای ریخته گری شد. ریزساختار نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری بررسی شد. همچنین نمودار کسر حجمی ذرات مقاوم ساز از دیواره داخلی تا دیواره خارجی به همراه سختی نمونه ها بررسی شد. مشخص شد به دلیل دانسیته کمتر ذرات مقاوم ساز سیلیسیم اولیه نسبت به آلومینیوم مذاب، این ذرات در اثر نیروی گریز از مرکز به سمت دیواره داخلی نمونه حرکت کرده و توزیع گرادیانی آن ها از دیواره داخلی تا ناحیه میانی نمونه ایجاد می گردد. سرعت دوران 1400 دور بر دقیقه به عنوان سرعت بهینه و نمونه ریختگی گریز از مرکز شده با سرعت دوران 1400 دور بر دقیقه به عنوان نمونه بهینه انتخاب شد.

در پژوهش حاضر اثر دمای بارریزی، ارتعاش مکانیکی قالب، دمای قالب و گرمایش مجدد بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ هایپریوتکتیک آلومینیم-سیلیسیم مورد بررسی قرار گرفت. برای طراحی آزمایش از روش تاگوچی استفاده شد. از نسبت سیگنال به نویز و آنالیز واریانس برای تعیین مقادیر مطلوب هر متغیر و همچنین درصد مشارکت متغیرها در مقدار متغیر خروجی (پاسخ) استفاده شد. اثر گرمایش مجدد نمونه ها در سه دمای 540، 555 و ° C 565 و پنج زمان نگهداری 5، 30، 60، 90 و 120 دقیقه در شرایط مطلوب مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری مجهز به سیستم آنالیز تصاویر استفاده شد. قطر متوسط، شاخص توزیع و میزان کرویت ذرات سیلیسیم اولیه و سیلیسیم یوتکتیک محاسبه شد. دو آزمون سختی سنجی برینل و کشش به منظور ارزیابی خواص مکانیکی استفاده شد. نتایج آنالیز نشان داد که شمش ریخته گری شده در دمای بارریزی ° C750 درجه سانتی گراد، دمای قالب ° C350 و فرکانس ارتعاش قالب Hz60 از بالاترین مقدار سختی و استحکام کششی برخوردار است. از سوی دیگر، نتایج ریزساختاری نشان داد که فرآیند گرمایش مجدد، موجب افزایش کرویت و کاهش اندازه سیلیسیم یوتکتیک شد، اما تاثیر قابل توجهی بر اندازه سیلیسیم اولیه نداشت.

در این پژوهش، اثر فرایند ریخته گری کوبشی بر ریزساختار انجمادی، عیوب ریختگی و سختی آلیاژ A390 مورد بررسی قرار گرفته و با روش های ریخته گری در ماسه و قالب فلزی مقایسه شده است. برای ریخته گری کوبشی از یک پرس و قالب فلزی پیش گرم شده تا 200 درجه سانتیگراد تحت فشار MPa120 استفاده شد. بررسی های ریزساختاری و سختی سنجی انجام شد. از دستگاه آنالیز حرارتی برای ارزیابی منحنی های سرد شدن مذاب و تحلیل فازی استفاده شد. نتایج نشان داد که ریزساختار این آلیاژ در شرایط ریخته گری کوبشی نسبت به روش های ریخته گری در ماسه و ریژه اصلاح و ظریف تر شده و عیب های انقباضی به شدت کاهش یافته است. در شرایط ریخته گری کوبشی، مساحت ذرات سیلیسیم اولیه و طول تیغه های سیلیسیم یوتکتیک کوچک تر و کمتر شده است. ارزیابی های کمی نشان داد که روش ریخته گری کوبشی در مقایسه با دو روش ریخته گری در ماسه سبب کاهش متوسط مساحت و نسبت طول به عرض ذرات سیلیسیم های اولیه به ترتیب به میزان های 74 و 17 درصد شده است. همچنین سختی این آلیاژ در روش ریخته گری کوبشی در مقایسه با روش های ماسه ای و قالب فلزی به ترتیب به میزان 30 و 18 درصد افزایش یافته است.

در این پژوهش، اثر فرایند پرس داغ روی ریزساختار و سختی آلیاژ ریختگی آلومینیم-سیلیسیم A390 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج با استفاده از میکروسکوپ نوری و سختی سنجی تهیه شد. ریزساختار نمونه ریختگی شامل سیلیسیم های اولیه بسیار درشت، سیلیسیم های یوتکتیک سوزنی شکل، ترکیبات بین فلزی و دندریت های بزرگ فاز آلفا بود. با افزایش مقدار کرنش در فرایند پرس داغ، سیلیسیم های اولیه و یوتکتیک به همراه ترکیبات بین فلزی شکسته و ریزتر شدند و توزیع آن ها در زمینه فاز آلفا یکنواخت تر گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که ریزساختار آلیاژ ریختگی از نظر اصلاح ذرات سیلیسیم اولیه، سیلیسیم یوتکتیک و ترکیبات بین فلزی، همچنین توزیع یکنواخت این ذرات و حذف تخلخل بهبود یافته است. اندازه سیلیسیم اولیه به طور چشمگیری از بیش از 100 میکرومتر (برای نمونه ریختگی) به کمتر از 5 میکرومتر (پس از پاس هفتم) کاهش یافته است. با افزایش کرنش تا پاس چهارم مقدار سختی آلیاژ از 87 به HB 65 کاهش یافت. با افزایش بیش تر کرنش از پاس چهارم تا پاس هفتم (نهایی) مقدار سختی به HB 81 افزایش پیدا کرد.

در این پژوهش از ریخته گری گریز از مرکز برای تولید کامپوزیت هایپر یوتکتیک Al-Mg2Siبا ریزساختار هیبریدی و سختی مدرج استفاده شد. به این منظور به روش گریز از مرکز عمودی، دو استوانه با ترکیب Al-20Si و Al-20Si-9Mg (بر حسب درصد وزنی) ریخته گری شد. سپس ریزساختار و سختی مقاطع شعاعی مختلف آنها به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ های نوری و SEM مجهز به سیستم میکروآنالیز فازی ( EDS ) و سختی سنجی برینل مورد بررسی قرار گرفت. همچنین از نرم افزارهای Thermo-Calc و JMat Pro به ترتیب برای رسم نمودارهای فازی تعادلی آلیاژها، کسر جرمی و چگالی فازهای درجای تشکیل شده حین انجماد استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان می دهند که با افزودن 9 درصد منیزیم به آلیاژ Al-20Si، لایه های داخلی استوانه دارای یک ریزساختار هیبریدی متشکل از ذرات اولیه سیلیسیم و Mg2Si در زمینه یوتکتیکیAl(α )-Si-Mg2Si بوده و لایه خارجی فقط شامل یک ریزساختار یوتکتیک سه تایی ظریف Al(α )-Si-Mg2Si است. به تبع این تغییرات ریزساختاری در راستای شعاعی استوانه ها، نه تنها سختی هر دو استوانه از جداره خارجی با شیب ملایمی به سمت جداره داخلی افزایش می یابد بلکه استوانه Al-20Si-9Mg در تمامی مقاطع شعاعی خود در مقایسه با استوانه دیگر حدود 18 برینل افزایش سختی نشان می دهد.

ریخته گری روی سطح شیب دار یکی از روش های تولید در حالت نیمه جامد است. استفاده از فرآیندهای نیمه جامد موجب کاهش میزان تخلخل های گازی و انقباضی و اصلاح ریزساختار می شود. در این پژوهش، تاثیر دمای ذوب ریزی در فرآیند ریخته گری روی سطح شیب دار و همچنین تاثیر دمای گرمایش مجدد بر ریزساختار و خواص سایشی آلیاژ آلومینیم A390 مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، ذوب ریزی در 5 دمای مختلف روی سطح شیب دار با طول 500mm و زاویه ثابت o45 و دمای قالب 450oC انجام شد. سپس عملیات گرمایش مجدد در سه دمای متفاوت با زمان گرمایش مجدد ثابت صورت گرفت. نتایج نشان داد که حالت مطلوب از نظر غیردندریتی شدن فاز آلومینیم و بیشینه مقدار سختی در دمای ذوب ریزی 590oC روی سطح شیب دار بدست آمد. در بررسی تاثیر دمای گرمایش مجدد، نمونه نگهداری شده در دمای 545oC به مدت 30 دقیقه نسبت به دو دمای 555 و 565oC، از ریزساختار دانه ریزتر و یکنواخت تری برخوردار است. به طوری که میزان سختی در این دما حدودا130HB  و میزان کاهش وزن 0.0193gr بدست آمد و سختی و مقاومت به سایشی آن نسبت به نمونه بدون گرمایش به ترتیب 30 و 43 درصد افزایش یافته است.

در فرآیند ریخته گری متداول حضور تخلخل در ساختار اجتناب ناپذیر است. روش ریخته گری نیمه جامد یکی از فرآیندهای مناسب برای تولید کامپوزیت است. انجام فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به عنوان فرآیند تکمیلی سبب اصلاح ریزساختار و توزیع مناسب ذرات تقویت کننده در زمینه می شود. لذا در این تحقیق از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی برای بهبود خواص کامپوزیت 10%wtSiC/A390 استفاده شد. فرآیند اصطکاکی اغتشاشی در سرعت دورانی و خطی به ترتیب rpm800 و mm/min40 انجام شد. از سه نسبت قطر شانه به قطر پین (D/d) برابر با 2، 2/5 و 3 استفاده شد که هرکدام از نسبت ها در یک تا سه پاس فرآوری شدند. از میکروسکوپ نوری و الکترونی برای بررسی ریزساختار مقطع نمونه های فرآوری شده استفاده شد. داده های ریزساختاری و ارتباط دادن آن به نتایج حاصل از آزمون سختی و کشش موجب دستیابی به پارامتر مطلوب شد. نتایج نشان داد که فرآیند اصطکاکی اغتشاشی موجب اصلاح ریزساختار شامل تغییر اندازه و توزیع ذرات SiC و سیلسیم اولیه به همراه تغییر اندازه دانه آلومینیم می شود. توزیع یکنواخت ذرات از یک طرف و کاهش اندازه دانه آلومینیم از طرف دیگر برای تعیین پارامتر مطلوب موثر است. بالاترین استحکام وچقرمگی در در نسبت D/d برابر 2/5 و در پاس سوم به ترتیب برابر MPa260 وMJ/m310/8 به دست آمد. همچنین اندازه متوسط ذرات SiC، سیلیسیم و دانه های آلومینیم در پارامتر مطلوب به ترتیب برابر 2/98، 14/98و 16/30 میکرومتر به دست آمد.

در این تحقیق آلیاژ هایپریوتکتیک روکش سخت پایه Fe-Cr-C به روش جوشکاری GTAW بر روی فولاد ساده کربنیAISI 1010 ایجاد گردید. آنالیز شیمیایی لایه سخت به روش اسپکتروگرافی نشر نوری (OES) تعیین شد و جهت بررسی ریزساختار و تجزیه و تحلیل فازها از مطالعات میکروسکوپ نوری(OM) ، الکترونی (SEM) و پراش سنجی پرتو (XRD) X استفاده شد. نتایج آزمون متالوگرافی مشخص نمود که لایه روکش سخت حاصل دارای 3 منطقه متالورژیکی بوده که از نظر ضخامت و ترکیب شیمیایی متفاوت هستند. همچنین ریزساختار لایه روکش سخت در منطقه ضخیم تر منطقه (III) متشکل از کاربیدهای کروم - آهن (Cr,Fe)7 C3 اولیه به همراه یوتکتیک آستنیت و کاربید کروم - آهن (Cr,Fe)7 C3 بود. نتایج متالوگرافی، طیف سنجی تفکیک انرژی (EDS)، طیف سنجی تفکیک طول موج (WDS) و سختی سنجی میکروسکوپی مشخص نمود که کاربیدهای اولیه (Cr,Fe)7 C3 موجود در منطقه اصلی منطقه (III) لایه روکش سخت از اندازه، توزیع، ترکیب شیمیایی و سختی متفاوتی برخوردار هستند به نحوی که اندازه، درصد اتم کروم و سختی کاربیدهای اولیه به سمت سطح روکش سخت افزایش یافته و در مقابل تراکم آنها در واحد سطح کاهش یافتند. درصد حجمی فاز یوتکتیک و فاصله مرکز تا مرکز کاربیدهای یوتکتیک نیز به سمت سطح روکش افزایش یافتند.

در این پژوهش، تاثیر مقدار سیلیسیم بر درجه بندی ریزساختار آلیاژهای Al-Si ریخته شده به روش گریز از مرکز مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور دو استوانه به ترتیب با ترکیب شیمیایی Al-11.9wt.% Si (آلیاژ هیپو یوتکتیک) و Al-20wt.% Si (آلیاژ هایپریوتکتیک) به روش گریز از مرکز عمودی ریخته گری شد و سپس ریزساختار و سختی مقاطع شعاعی آنها با استفاده از میکروسکوپ نوری/ الکترونی روبشی و سختی سنجی برینل مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده، آلیاژهای هیپو و هایپریوتکتیک آلومینیم- سیلیسیم، دو الگوی متفاوتی از توزیع درجه بندی شده سیلیسیم در راستای شعاعی استوانه ها و در نتیجه تغییرات سختی از خود نشان می دهند. در استوانه هیپویوتکتیک به خاطر جدایش فاز سنگین و نرم a-Al اولیه در جهت نیروی گریز از مرکز، جداره خارجی و داخلی به ترتیب ریزساختار هیپویوتکتیک و یوتکتیک مشاهده می شود. در حالی که در استوانه هایپریوتکتیک به واسطه جدایش ذرات سبک و سخت سیلیسیم اولیه در خلاف جهت نیروی گریز از مرکز، لایه خارجی ریزساختار یوتکتیکی و لایه داخلی ریزساختار هایپریوتکتیکی از خود نشان می دهند. به واسطه این تغییرات پیوسته و تدریجی ریزساختار در امتداد شعاعی استوانه ها، سختی استوانه هایپریوتکتیک در تمامی مقاطع شعاعی حدود 10 برینل بیشتر از استوانه هیپویوتکتیک است. همچنین جداره داخلی استوانه هیپو و جداره خارجی استوانه هایپریوتکتیک هر دو با ریزساختار یوتکتیکی، سختی مشابهی نشان می دهند. به علاوه، سختی هر دو استوانه از سمت جداره خارجی به سمت جداره داخلی با شیب ملایمی افزایش می یابد.

در پژوهش حاضر، تاثیر بهسازی شیمیایی آلیاژ هایپریوتکتیک آلومینیم-سیلیسیم توسط فسفر بر کارآیی عملیات حرارتی محلول سازی در اصلاح سیلیسیم های اولیه بررسی شده است. به منظور افزایش میزان اثر بخشی عملیات محلولی بر شکل ذرات سیلیسیم اولیه، نمونه های بهسازی شده توسط فسفر تحت عملیات محلول سازی قرار گرفتند و ریزساختار و خواص مکانیکی آن ها با نمونه های عملیات حرارتی شده بدون فسفر مقایسه شد. به منظور مشخصه یابی از میکروسکوپ نوری، آزمایش کشش و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. طبق نتایج بدست آمده، عملیات بهسازی شیمیایی فقط باعث ریزتر شدن و توزیع یکنواخت تر ذرات سیلیسیم اولیه در ریزساختار می شود و تاثیری در شکل چندوجهی آن ها ندارد. همچنین بدلیل افزایش نسبت سطح به حجم ذرات سیلیسیم اولیه، تاثیر عملیات حرارتی ثانویه در تغییر مورفولوژی آن ها افزایش یافت. طبق نتایج بدست آمده، بر اثر عملیات محلول سازی، کرویت ذرات سیلیسیم اولیه در نمونه های بهسازی نشده و بهسازی شیمیایی شده به ترتیب 32 و 47 درصد افزایش یافت. به علاوه، استحکام کششی و درصد ازدیاد طول نسبی در نمونه اصلاح شیمیایی و عملیات حرارتی شده، به ترتیب 32 و 33 درصد نسبت به نمونه ریخته گری شده افزایش یافتند.