59 -59ص ، ص59خرداد ، 1، شماره 3جلد

:Please cite this article using برای ارجاع ب ایي هقال از عبارت زیر استفاد واییذ:

Sarvari, M. and Divandari, M., “Effect of solid ring preheating and cooling conditions on bonding of Mg-Al composite produced by centrifugal casting”, In Persian,

Journal of Science and Technology of Composites, Vol. 3, No. 1, pp. 85-92, 2016.

نشریه علمی پژوهشی

کامپوزیـت علوم و فناوریhttp://jstc.iust.ac.ir

دفلسی اتصال کاهپزیت در شرایط سرهایش بعذ از اجواد گرم پست جاهذ دهای پیش اثر

گری گریس از هرکس رش ریخت آلهیین تلیذ شذ ب-هیسین

*2، هذی دیاذری1هرتضی سرری

هذػی هاد هتالسطی، داـگا فلن صقت ایشاى، تشاى واسؿاع اسؿذ، -1

هذػی هاد، داـگا فلن صقت ایشاى، تشاىداـیاس، -2

divandari@iust.ac.ir، 16846-13114، صذق پؼتی تشاى

اطالعات هقال 21/11/94دسیافت:

30/11/94پزیشؽ:

:اىاشگ ذکلی

هیضین -آلهیین واهپصیت

گشم پیؾ

امثاضی یشی

هشوض اص گشیض گشی سیخت

چکیذ

هسدای اخیش دس ػال ػخت، هصشف تاصد افضایؾ لغقات صقتی صى واؾ هؾس ت آلهیین، -هیضین ای فلضی واهپصیت تلیذ

خاهذ-هزاب حدوی ؼثت ػلؼیع ی دسخ 700 دهای دس هیضین تحمیك ایي دس. اػت گشفت لشاس مل حول تخ صقت

(Vm/Vs) 5/1 ػلؼیع ی دسخ 450 400 ،320 ؿاهل هختلف دهاای دس ؿذ گشم پیؾ آلهییوی، تخالی ی اػتا داخل

تذام وچیي وشدى ػشد ؿشایظ اثش. ؿذ گشی سیختدسى یه دػتگا گشیض اص هشوض فودی دلیم، تش دس 1600 دساى ػشفت

450 تا 320 اص خاهذ، گشم پیؾ دهای تغییشات. ؿذ واهل، تشسػی ادواد تا هشوض اص گشیض یشی تحت ا دس داخل دػتگا، و گذاسی

ت هدض ستـی الىتشی هیىشػىج آالیض اص حاصل تایح. ؿذ فاصی تغییشات اوـی الی افضایؾ ت هدش ،ػلؼیع ی دسخ

خاهذ هحلل وچیي یتىتیه ػاختاس ،Al3Mg2 Al12Mg17 فلضی تیي تشویثات و داد ـاى ایىغ پشت اشطی ػح پشاؽ عیف

ی دسخ 150داؿتي و دس دػتگا، تا ػشد ؿذى سػیذى ت هحذد دهایی گ .ؿد هی تـىیل هـتشن فصل دس آلهیین-هیضین

وذ. ای امثاضی ایتا خذا ؿذى د فلض خلگیشی هی ، اص تشص تشنػلؼیع

Effect of solid ring preheating and cooling conditions on bonding of Mg-Al composite produced by centrifugal casting

Morteza Sarvari1, Mehdi Divandari2*

Department of Material Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran *P.O.B. ‎16846-13114,‎Tehran, Iran, divandari@iust.ac.ir

Keywords

Mg-Al composite Preheating Contraction force Centrifugal casting

Abstract

Production of Mg-Al bimetal composite, for weight reduction of industrial components and decrease in fuel consumption, has taken attentions in the transport industry during recent years. In this research Mg melt was poured at 700 Celsius into Al hollow cylinder, with 1.5 melt to solid volume ratio (Vm/Vs), preheated at various temperature including; 320, 400 and 450 Celsius, respectively, while they were rotating at 1600 rpm in a vertical centrifugal casting machine. Effect of the cooling process after pouring, and also contraction behavior of magnesium-aluminum bimetal during solidification, under centrifugal force, was studied. Preheating temperature from 350 to 450 Celsius led to the increasing of reaction layer and phase changes. Study of microstructure using scanning electron microscope (SEM) equipped with x-ray spectroscopy showed Al3Mg2 and Al12Mg17 intermetallic compounds, eutectic structure and Mg solid solution are formed in the interface. Keep the casting in the casting machine, while rotating and cooling to the range of 150 Celsius, prevented creation of contraction cracks and separation of two layers composite alloy.

هقذه -1

هیضین ت دلیل داؿتي چگالی پاییي ؼثت ت آلهیین فالد وچیي

گشی هاؿیىاسی هاػة، یىی اص فلضات هن دس صقت لاتلیت سیخت

. تا خد [1]خدس ت هؾس واؾ صى هحصل ایی ت ؿواس هی سد

ؿد و ایي شدی تافث هیای واستای ؿاخص تشخی هحذدیتایي هضیت

ای فلض ت تایی لادس ت سفـ تشخی یاصای صقت ثاؿذ. تلیذ واهپصیت

ای هقوال ساىاس هاػثی تشای سفـ تقذادی اص هحذدیت فلضیخفت

. [3، 2]واستشدی فلضات هحؼب هی ؿد

ا، ی تلیذ خفت فلضیاص خول ساىاسای هاػة هتذال تشا

ای اػت. تشای تلیذ واهپصیت [5] خؿىاسی [4]گشی ای سیخت سؽ

مهدی دیواندری و مرتضی سروری … شرایط سرمایش بعد از انجماد و دمای پیشگرم پوسته جامد اثر

68

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ت

زیومپکا

ای خؿىاسی حالت خاهذ، هثل هیضین اص سؽ -فلضی آلهیین خفت

حالت رتی هثل خؿىاسی [7] اصغىاوی خغی [6]خؿىاسی فری

تشیي یض اػتفاد ؿذ اػت. هن TIG [9] گاص هحافؼ تگؼتي [8]لیضس

لغقات تلیذی اػت. ی اذاص ای خؿىاسی، ؿىلهحذدیت سؽ

ای خفت عسی و تلیذ لغقاتی هثل تلن ػیلذس ت صست واهپصیت ت

چیي . ن[10]ای خؿىاسی همذس یؼت هیضین تا سؽ-فلضی آلهیین

ی سیخت گشی هضفی خالة تشای هحمماى اای ووتش تلیذ دس سؽضی

ای هاػثی تشای تلیذ دػت آسدى سؽگشاى تشای ت صقت

هیضین تد اػت. -ای آلهیین واهپصیت

ای واهپصیتی گشی هشوة فشآیذی یي تشای تلیذ خفت فلضیسیخت

گشی گشی هشوة ت صست سیختهیضین هحؼب هی ؿد. سیخت-آلهیین

گشی ؿد. سیختهؼتمین یه فلض دس اعشاف یا دس دسى فلض دیگش ادام هی

هیضین تشای الیي تاس تػظ ؿشوت -هشوة تشای تلیذ واهپصیت آلهیین

BMW هیضین اسائ -ت هؾس تلیذ تلن ػیلذس آلهیین 2006دس ػال

ای اخیش تحمیمات صیادی دس ایي صهی دس ساػتای تثد . دس ػال[11]ؿذ

گشی تش چیي تشسػی تاثیش فاهل سیخت ن [12]ضقیت اتصال د فلض

ادام ؿذ اػت. هتغیشای هختلفی هاذ؛ [13]سی تـىیل فصل هـتشن

خاهذ ػشفت دساى -گشم، ؼثت حدوی هزابسیضی، دهای پیؾدهای رب

شا تحمیماتی . اخی[14]تش سی تـىیل فصل هـتشن هتالسطیىی تاثیشگزاسذ

گشم هغلب دس هذت تػظ ؿشوت خشال هتسص تشای تقییي دهای پیؾ

480گشم صهاى هاػة ادام ؿذ اػت. تش عثك ایي تحمیمات دهای پیؾ

-ثای تشای تلیذ واهپصیت آلهیین 160دس هذت صهاى ػلؼیع ی دسخ

ػت. دس گشی تحت فـاس هاػة تـخیص داد ؿذ اهیضین ت سؽ سیخت

هؾس تشسػی فصل هـتشن و تحمیمات حداسی وىاساؾ تحالی

گشم خاهذ ادام ؿذ گشی ثملی تذى پیؾهیضین دس سؽ سیخت -آلهیین

. [15]اػت

عسی و هیضین، ت-آلهیینگشی خفت فلضی واهپصیتی سیخت

ی هیضیوی خاهذ پیؾ گشم ؿذ ت سؽ آلهیین هزاب داخل اػتا

تػظ ویي هحممیي هسد تشسػی لشاس گشی ؿد لثالگشیض اص هشوض سیخت

وچیي [16]. دس ایي تحمیمات، یشای اسد [17، 16]گشفت اػت

ی تـىیل فصل هـتشن، دس ؿشایظ هزاب آلهیین هیضین خاهذ ح

. تحمیك حاضش حالت هقىع خفت واهپصیتی هسد [17]تشسػی ؿذ اػت

آلهیین سا هسد تشسػی -ای لثل یقی واهپصیت هیضینتحث دس پظؾ

هیضین هزاب دسى اػتا تخالی خاهذ آلهیین دذ. دس ایي حالت لشاس هی

گشی، ؼثت حدوی ػشفت ؿد. ت ایي هؾس دهای سیختسیخت گشی هی

گ داؿت ؿذ دس ایي خفت ثاتتدساى، تا تخ ت تدشتیات خفت لثلی،

تغییش ػلؼیع ی دسخ 450تا 320هتغیش دهای پیؾ گشم دس هحذد

گیشد.ی هغالق لشاس هییافت هسد تشسػ

پصش هاد رش -2

گشی ای خالص تداسی آلهیین سیختی تخالی آلهییوی اص ؿوؾاػتا

76 84هتش )ت تشتیة تا لغش خاسخی داخلی هیلی 4 دس اتقاد؛ ضخاهت

هتش هاؿیىاسی هیضین خالص تداسی دس داخل هیلی 35هتش( استفاؿ هیلی

گشی ؿذ. تشویة ؿیویایی آلهیین هیضین خالص ا سیختاػتاایي

تت یه دسى هیضین ایؿوؾاسائ ؿذ اػت. 1 خذلتداسی دس

اوؼیذاػیى، تحت فالوغ گیشی اصخلهؾس ت ؿذ داد لشاس ػیلیىاتی

ی دسخ 700 دس دهای رب ماییتا اػتفاد اص وس ال Magrex هحافؼ

تشای خلگیشی اص اوؼیذاػیى هزاب، دس حیي .رب ؿذ ػلؼیع

گشی هزاب هیضین دسى خاهذ آلهیین، اص گاص خثی آسگى تا دتی سیخت

350تا سػیذى ت دهای صیش دهای یتىتیه ) (Lit/minلیتش تش دلیم ) 14

( اػتفاد ؿذ.ػلؼیعی دسخ

یكتحم یيهسد اػتفاد دس ا یهاد ال یویاییؿ یةتشو 1 جذل

هاد ؿوؾ آلهیین ؿوؾ هیضین

آلهیین 74/99 10/0

هیضین 03/0 73/99

ػیلؼین 08/0 02/0

آي 06/0 0

سی 0 09/0

هغ 0 04/0

ی هؾس ت دػت آسدى صتشی ػغحی یىؼاى هاػة، دس و ت

صی پػاب 1200ی ای آلهییوی تا ػثادا، ػغح داخلی تؽو

ا ا، ػغح داخلی آىا چشتیچیي تشای اص تیي تشدى آلدگیؿذ. ن

ای فق ػاصیتػظ هحلل اػتى اػیذ ؿیی ؿذ. پغ اص فشآیذ آهاد

گشی گشیض اص هشوض فودی الزوش، لغقات خاهذ هیضین دسى دػتگا سیخت

ی گشی، ت تشتیة دس دهاالشاس گشفت شوذام لثل اص ؿشؿ فشآیذ سیخت

گشم ؿذذ. دلیم پیؾ 30ت هذت ػلؼیع ی دسخ 450 400، 320

دس 1600آلهیین ػشفت دساى -گشی خفت واهپصیتی هیضینتشای سیخت

ـاى داد 1ؿىل گشی دس ی دػتگا سیختتش دلیم اتخاب ؿذ. عشحاس

گشی ؿذ. دس ػشی ال تقذ اص ؿذ اػت. د ػشی و ت تشتیة صیش سیخت

گشی لغقات سیختگی تالفاصل اص دػتگا خاسج دس ػشی اتوام فشآیذ سیخت

دس دػتگا ػلؼیع ی دسخ 150دم لغقات سیختگی تا سػیذى ت دهای

گ داؿت ؿذذ.

ی؛ الف( وای ستش ، ب( اص هشوض فود یضگش گشییختدػتگا س ی اس عشح 1شکل

یؼتنػ -3هحل سد گاص هحافؼ -2ساگا )هحل سد هزاب( -1 وا اص تاال؛

دهاػح -5 آلهییویی تخالی اػتا یشیهحل لشاسگلالة، -4)الوت( یـیگشها

فایك حشاستی -7ؿفت -6)تشهوپل(

مهدی دیواندری و مرتضی سروری … شرایط سرمایش بعد از انجماد و دمای پیشگرم پوسته جامد اثر

58

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ت

زیومپکا

ی ػیل دس اتقاد هاػة ت ای سیخت ؿذو پغ اص ایي هشحل

تا اوعـ ا. همتش تمؼین ؿذذتشؽ ت لغقات وچه تش -دػتگا ػین

اص ؾ یپلهیىشهتشی 1 دس ایت تا آلهیای صیپػاب 2500ػثاد

لیتش آب هیلی 100دس NaOHگشم KMnO4 2گشم 4هحلل حىاوی ؿاهل

هؾس سگی وشدى لؼوت آلهیین، اػتفاد ؿذ ثای، ت 25همغش ت هذت

[18].

تشای تشسػی فصل هـتشن اص تصایش هاوشػىپی هیىشػىپی

هؾس تشسػی سیضػاختاس فصل هـتشن، اص چیي تاػتفاد ؿذ. ن

وـس ػاخت ، VEGAII XMU, Tescanهذل هیىشػىج الىتشی ستـی

( تشای آالیض فاصای EDS) یىغپشت ا یپشاؽ اشط ػح یفعهدض ت ه،چ

-JDX( هذل XRDی ایىغ )تـىیل ؿذ دس فصل هـتشن اص پشاؽ اؿق

اػتفاد ؿذ. JEOLػاخت ؿشوت 8030

تایج بحث -3 گرم بررسی تاثیر دهای پیش -3-1

گشی ؿذ دس ای سیختتصایش هاوشػىپی اص فصل هـتشن خفت فلضی

2ؿىل ، ت تشتیة دسػلؼیع ی دسخ 400 320گشم دهاای پیؾ

)الف( )ب( ـاى داد ؿذ اػت. هاعك اوؾ هزاب تا خاهذ ت صست

ایی و چیي هحلاذ. نهـخص ؿذخغط ػیا سگ تش سی تصایش

ی الصه اذ.اوؼیذاػیى هیضین سخ داد، تا خغط خظ چیي هتوایض ؿذ

احاللی تیي د فلض، افضایؾ -یاوـ ییالهتالسطیىی ی تـىیل هغم

و رب ت عسی. [19]یىئیذع اػت ل دهای فصل هـتشن تاالتش اص دهای

ػغحی دس خاهذ تػظ هزاب ایداد ؿد عی فشآیذ احالل خاهذ دس هزاب

هحتای حشاستی الصم ای تـىیل گشدد. فصل هـتشن هتالسطیىی پیػت

آیذ گشم خاهذ فشاگشهایؾ هزاب ت دػت هیتشای تحمك ایي ؿشایظ، اص پیؾ

[20].

)الف(

)ب(

400، ب( ػلؼیع ی دسخ 320گشم ؿذ تا دهای؛ الف( ای پیؾو 2شکل ػلؼیعی دسخ

دس ػلؼیع ی دسخ 50دس ایي تحمیك فشاگشهایؾ ثاتت تمشیثا

تصایش هاوشػىپی اص ا اتخاب ؿذ. تا تخ ت ی وگشی و سیخت

ی دسخ 450تا 320گشم اص دهای فصل هـتشن، افضایؾ دهای پیؾ

( )الف 2ؿىل ؿد. هدش ت افضایؾ اوؾ تیي هزاب خاهذ هیػلؼیع

تد ػلؼیع ی دسخ 320گشم ؿذ تا دهای ی پیؾی وـاى دذ

ت و دس ماعی صست هضقی اػ دس ایي حالت اوؾ هزاب تا خاهذ ت

ؿد. تا افضایؾ دهای صست پشاوذ، تش سی ػغح خاهذ، دیذ هی ت

)ب(، ماط رب ؿذ ت ن 2ؿىل ، ػلؼیعی دسخ 400گشم ت پیؾ

صست ؿد و تتشی ایداد هی ی ػیـؿذگ ربای پیذذ هحلهی

تاى تا افضایؾ ؿد. هی ی خاهذ آلهیین دیذ هیای تش سی اػتاتاسیى

ی احالل خاهذ تـىیل فصل دسخ، هحذد 450گشم ت دهای پیؾ

هـتشن سا افضایؾ داد و الثت تصیش آى دس ایدا وایؾ داد ـذ اػت.

گشم هدش ت تغییش ؿشایظ اتمال تایؼتی تخ داؿت و افضایؾ دهای پیؾ

دس تید هغم حشاست ؼثت ت حالت لثل افضایؾ هذت صهاى ادواد

ؿد. تا افضایؾ هذت صهاى ادواد افضایؾ رب ػغحی دس فصل هـتشن هی

هتوشوض ؿذى حشاست تیـتش دس فصل هـتشن، ؿشایظ تشای اوؾ هزاب تا

حی یىپاسچ دس فصل هـتشن هیا ی ػیـ رب ػغخاهذ ایداد هغم

د. ؿ هی

تاى ت مؾ هزاب هیضین هیاص خول هاـ احالل خاهذ آلهیین دس

ای هخد فیلن فیلن اوؼیذی دس ػغح ش د فلض اؿاس وشد. تش عثك گضاسؽ

اوؼیذ هخد دس ػغح آلهیین دس حالت هزاب خاهذ خد داؿت خضء

هیضین دس هسد. [21]ؿد ای خاهذ ػغحی تا چگالی تاال هحؼب هی فیلن

هضؿ ؿىل دیگشی داسد، ت ایي صست و اوؼیذ ػغحی هتخلخل تد

ی فشآیذ اوؼیذاػیى اص ػغح ت فوك ؿد. دس گام تاذ هاـ تػق وی

ای اوؼیذ ػغحی ش د تواع هزاب هیضین تا خاهذ آلهیین خد الی

ل خاهذ دس هزاب فول فاى هضاحن دس فشآیذ احالفلض هی تاذ، تالم، ت

وذ. دس ایي تحمیك خت خلگیشی اص تـىیل اوؼیذ هیضین، فولیات

تاى گشی تحت پؿؾ گاص آسگى ادام ؿذ. لیىي ت صست لاعـ ویسیخت

گ فیلن ػغحی خاهذ سی هزاب هیضین خد ذاؿت اؽاس داؿت و یچ

اػت.

تاذ دس حزف پذیذ وضهاى هیدذ و د ای هخد ـاى هیگضاسؽ

یا واؾ هضقی اثش فیلن اوؼیذ ػغحی هیضین مؾ داؿت تاؿذ. الیي

پذیذ هضؿ لاتلیت احیای اوؼیذ آلهیین تػظ هزاب هیضین تش عثك

ی اوؼیذ تش . الثت ؿشط ایي هضؿ فذم حضس الی[22]( اػت 1اوؾ )

تػظ -پذیذ دم -سی ػغح هزاب هیضین وچیي پاسگی هضقی آى

خا تؾ اؿی اص یشی گشیض اص هشوض ای فشآیذی اػت. دس ایيتؾ

تاى تش ؿوشد و چیي ؿشایغی، یقی اوؾ هضقی استقاؽ دػتگا سا هی

تذام آى دس حضس اوؾ هضقیتا ؿشؿ . ش هی ػاصدسا، اهىاى پزی

ػغح خاهذ تػظ هزاب تحت وسیلیغیشی گشیض اص هشوض تیظ یشی

تاثیش لشاس گشفت تا حزف فیلن اوؼیذی هزاب، ؿشؿ ت حل وشدى فلض خاهذ

وشد احالل خاهذ دس هزاب هدش ت تـىیل فصل هـتشن هی ؿد.Mg(l) + 1/3Al2O3(s) = MgO(s) + 2/3Al(l) 1)

ΔG0 = -39kJ mol-1 of Mg at 1000K

بررسی قش یری اقباضی در تشکیل فصل هشترک -3-2

)الف(، )ب( )ج( ت تشتیة تصایش 4ؿىل تصیش هاوشػىپی 3ؿىل

سا ـاى 3ؿىل هـخص ؿذ تش سی 3 2،1هیىشػىج سی اص هاعك

مهدی دیواندری و مرتضی سروری … شرایط سرمایش بعد از انجماد و دمای پیشگرم پوسته جامد اثر

66

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ت

زیومپکا

گشی اص دػتگا تالفاصل تقذ اص اتوام فشآیذ سیخت دذ. ایي وهی

گشی گشیض اص هشوض خاسج دس ا ػشد ؿذ اػت. تاتشایي تؾ ای سیخت

خاذ تد. اؿی اص امثاض دس آى تاتـ ؿشایظ ػشدوذگی دس ا، ػاصگاسی د فلض یىی اص هؼائل هن دس تلیذ واهپصیت ای خفت فلضی

اص لحاػ ضشیة اثؼاط حشاستی اػت. ت فاى هثال دس تلیذ خفت فلضی

چذى، و د فلض داسای اختالف صیادی دس ضشیة اثؼاط ؼتذ، -آلهیین

فضایؾ اػتحىام اتصال ی چذی هدش ت اگشی آلهیین دس اعشاف هغضسیخت

. و الثت [23]ؿد ایداد اتصال هىایىی یا امثاضی دس فصل هـتشن هی

دلیل آى امثاض تیـتش آلهیین ؼثت ت چذى حشوت س ت داخل سیگ

آلهیوی اػت.

هیضین یض اختالف ضشیة -گشی خفت فلضی آلهییندس هسد سیخت

ضشیة اثؼاط، یا تشفىغ امثاض حشاستی د فلض، مؾ هوی تاصی هی وذ.

K-1 6-1024فلضات آلهیین هیضین ت تشتیة تشاتش تا یاثؼاط حشاست

K-16-105/25 تش ویي اػاع، هیضاى امثاض [25، 24] گضاسؽ ؿذ اػت ،

4/1لضات آلهیین هیضین، اص دهای ادواد تا دهای هحیظ ت تشتیة حذد ف

[10]ای هخد تش عثك گضاسؽ .دسصذ هحاػث هی ؿد 6/1 دسصذ

تش تدى یشی دلیل تیؾی آلهییوی، ت گشی هیضین دس اعشاف هغضسیخت

امثاضی هیضین ؼثت ت آلهیین هدش ت ایداد فصل هـتشن هتالسطیىی

ؿد. دلیل آى یض حشوت س ت داخل هیضین دس ؿشایغی اػت و پیػت هی

دس اعشاف هغض آلهییوی سیخت هی ؿد.

400 گشمپیؾ دهای دس ؿذ گشیسیخت یو اص هاوشػىپی تصیش 3شکل

ػلؼیع یدسخ

دس ایي تحمیك هزاب هیضین تش خالف حالت فق الزوش، دسى خاهذ

گضاسؽ ؿذ اػت( 10آلهییوی ) تیشى آى هاذ آچ دس هثـ

، دس ایي حالت 6ؿىل ی ـاى داد ؿذ دس گشی ؿذ. تش عثك عشحاسسیخت

تش تدى یشی امثاضی حاصل اص ادواد هیضین، ؼثت ت یشی تیؾ

ی رب ػغحی خاهذ آلهیین، فال تش فذم امثاضی حاصل اص هغم

ؿذى د فلض اص افضایؾ اػتحىام اتصال دس فصل هـتشن، هدش ت خذا

ؿد. ای امثاضی ؿىاف دس فصل هـتشن هییىذیگش ایداد تشن

گاصی دس -ای امثاضیخذاؿذى د فلض اص یىذیگش وچیي حضس تشن

)الف(، )ب(واهال هـد اػت. 4ؿىل فصل هـتشن دس تصیش هیىشػىپی

تا تخ ت تحمیمات اخیش وچیي تایح ت دػت آهذ اص آصهى

و دس ػوت Al3Mg2تشویة تیي فلضی ، ػختی5ؿىل ػدی، سیضػختی

ؿد، ؼثت ت دیگش تشویة تیي فلضی آلهیین دس فصل هـتشن تـىیل هی

Al12Mg17 تا تخ ت تصیش [9، 6]تش اػت ػاختاس یتىتیه تیؾ .

دس فصل 1ی هیىشػىج سی اص هغم تصیش 3ؿىل هاوشػىپی دس

Al3Mg2خذا ؿذى د فلض اص لؼوت تشویة تیي فلضی (6ؿىل هـتشن )

ی هحلل ؿد. اص ػی دیگش هغمؿشؿ ؿىاف دس ایي هغم ایداد هی

ؿد، داسای و دس ػوت هیضین تـىیل هی δ(M)خاهذ هیضین دس آلهیین

پزیشی ؼثت ت تشویثات تیي فلضی تشیي اقغافتشیي ػختی تیؾون

)ج( ـاى داد ؿذ 4ؿىل عس و دس واى [14]تشویة یتىیته تد

ؿد. ی هحلل خاهذ یچ تشن امثاضی هـاذ ویاػت، دس هغم

ای هثی تش تـىیل تشویثات دس فصل هـتشن دس لؼوت تشسػی آصهایؾ

سیضػاختاس فصل هـتشن اسائ ؿذ اػت.

)الف(

)ب(

)ج(

، ت تشتیة الف، ب ج، دس 3 2، 1تصیش هیىشػىج سی اص هاعك 4شکل

، و ػلؼیعی دسخ 400گشی ؿذ دس دهای ی سیختفصل هـتشن و

تالفاصل اص دػتگا خاسج ؿذ اػت

مهدی دیواندری و مرتضی سروری … شرایط سرمایش بعد از انجماد و دمای پیشگرم پوسته جامد اثر

55

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ت

زیومپکا

دسى خاهذ یضینه یضین،ه -ییندس فصل هـتشن آله یضػختیس یـتص 5شکل

گشی ؿذ اػتیین سیختآله

غلب بر یری اقباضی در فصل هشترک -3-3

تشای غلث تش یشی امثاضی حاصل اص ادواد هزاب هیضین تشسػی اهىاى

ا دس دػتگا تحت یشی گشیض اص هشوض خلگیشی اص تشوای امثاضی، و

گ داؿت ؿذذ. تایؼتی تخ ػلؼیع ی دسخ 150تا واؾ دها ت

گشی هزاب دسى خاهذ یشای گشاـی، گشیض اص ی سیختداؿت و دس هشحل

ؿذ. ی دس حال دساى اسد هیهشوض وسیلیغ ت و

ی مؾ یشای امثاضی دس فصل هـتشن، الف( یشی امثاضی اسعشح 6شکل

ی رب ػغحی آلهیین اػت، ب( تش اص هغمحاصل اص ادواد هزاب هیضین تیؾ

ض اص یىذیگشثاضی دس فصل هـتشن خذا ؿذى د فلمایداد ؿىاف ا

ای حاصل اص تشآیذ ایي یشا دس خالف خت یشی امثاضی تش و هلف

ؿذى د فلض اص ی ایي یش تش یشی امثاضی اهىاى خذااسد ؿذ تا غلث

تاذ دس صست واؾ آیذ. ایي واى فاهلی اػت و هیوذیگش تخد وی

ػشفت ػشدوشدى اداه حشوت دسای تا دهای پیؾ گفت تافث خلگیشی

اص تشص تشن دس فصل هـتشن هتصل هاذى د فلض ت وذیگش ؿد. یقی

و اص ادواد، دس حالیی اػتحىام اؿی غلث تا تذام ػشد ؿذى د فلض

ی تخالی یشی دسای ت اػتوشاس اثش هلف دس خت فود تش ػغح اػتا

ؿد دس ایي ؿشایظ، یشی امثاضی لادس دذ، لغق ن خاهذ هیاداه هی

تاى تصس وشد و تؾ دس فصل یؼت د فلض سا اص ن خذا وذ، الثت هی

هـتشن خد خاذ داؿت.

وسیلیغ هدش ت احشاف خؼن دس حال حشوت دس هحیظ دس یشی

خت تقییي دس ضحت تاى هی سا یش ایي ؿد. تاثیشاتحال دساى هی

گػتا گاػپاس تػظ اثش ایي. دیذ ػیاسات ایی آب ای خث خشیاات

ؿذ وـف هیالدی 19 لشى دس فشاؼی سیاضیذاى هذع وسیلیغ

[26].

هیضین سا ـاى -تصیش هیىشػىج سی فصل هـتشن آلهیین 7ؿىل

گشی، تا واؾ دها سػیذى ت دذ. ایي و تقذ اص اتوام فشآیذ سیختهی

، دس 7ؿىل دسى دػتگا گ داؿت ؿذ. تا تخ ت ػلؼیع ی دسخ 150

ایي و فصل هـتشن هتالسطیىی پیػت تیي د فلض آلهیین هیضین

ایداد ؿذ اػت.

گشی ؿذ دس دهای ی سیخت تصیش هیىشػىج سی اص فصل هـتشن و 7شکل

oC 150داسی دس دػتگا تا سػیذى ت دهای گ oC450گشم پیؾ

بررسی ریسساختار فصل هشترک -3-4

اػاع تـىیل فصل هـتشن هتالسطیىی دس ایي فشآیذ، و هزاب تا خاهذ دس

خاهذ احالل خاهذ دس هزاب تواع لشاس هی گیشد، هقوال رب ػغحی

عسی و رب ػغحی احالل دس حالت هزاب صست گشفت دس اػت. ت

ؿد ا دس حالت خاهذ تا اتوام فشآیذ ادواد ادام هیهشحل تقذ فر اتن

[16 ،17] .

ػغح خاهذ یرب هضقآلهیین دیذ ؿذ و -دس خفت فلضی هیضین

یتىتیىی یةتشو ییال یه یفلض یيت یةتشو ید ال یلهدش ت تـى

یفلض یيت یثاتهشص تشو یل. تـىؿدیه هیضین یههحلل خاهذ دس ضد

اص یؿذ اؿ یلتـى اییال یتیاص سؿذ دذس یاؿ یض ایصست دذا ت

.[27]ادواد هزاب اػت

تشتیة ت هیضین، آلهیین پای فلضات ػوت دس ؿذ تـىیل ایالی

ى غلؾتی اص فاصش آلهیین گشادیا تد هیضین آلهیین فاصش اص غی

مهدی دیواندری و مرتضی سروری … شرایط سرمایش بعد از انجماد و دمای پیشگرم پوسته جامد اثر

09

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ت

زیومپکا

دس فصل یفلض یيت یثاتتشو یلیض دس فصل هـتشن خد داسد. تـىهیضین

یضمتش هىا فر فاصش فال یضمحاون تدى هىا ی دذ هـتشن، ـاى

ی ال تـىیل تشویثات و دس هشحلعسیتاحالل خاهذ دس هزاب اػت.

ی ی تقذ تػقعثك فشآیذ احالل خاهذ دس هزاب، دس هشحل تیي فلضی

ای آلهیین هیضین دس فصل تشویثات تیي فلضی، احتواال تا فشآیذ فر اتن

.[28] هـتشن، لاتل تحلیل اػت

-هیضاى احالل خاهذ دس هزاب تا تخ ت وداس فاصی دتایی آلهیین

ی تشویثات تـىیل ؿذ دس فصل هـتشن اػت. تایح هیضین تقییي وذ

و اص ماط هـخص ؿذ دس تصایش 2دس خذل EDSای حاصل اص آالیض مغ

( تی8ؿىل هخد دس هیىشػىج الىتشی اص فصل هـتشن )ؿاهل ماط

تهیتىی ػاختاس، Al3Mg2 ،Al12Mg17ی فلض يیت ثاتیتشوؿذ اػت،

تایح حاصل اص آالیض پشاؽ .دذسا ـاى هی دس آلهیین نیضیهحلل خاهذ ه

اسائ ؿذ اػت، حضس تشویثات تیي 9ؿىل ( و دس XRDی ایىغ )اؿق

وایذ. سا تاییذ هی Al3Mg2 Al12Mg17فلضی

گیری تیج -4

ی دسخ 450تا دهای ػلؼیع ی دسخ 320گشم اص افضایؾ دهای پیؾ

ؿد. خاهذ دس فصل هـتشن هی -هدش ت افضایؾ اوؾ هزاب ػلؼیع

ی تش تدى یشی امثاضی هزاب هیضین ؼثت ت اػتحىام هغملی

ؿد. اها ی ػغحی، هدش ت خذا ؿذى د فلض دس فصل هـتشن هی رب ؿذ

داؿتي و دس دػتگا، تا ػشد ؿذى تیـتش سػیذى ت هحذد دهایی گ

ای امثاضی ایتا خذا ؿذى د فلض ، اص تشص تشنػلؼیع ی دسخ 150

وذ. خلگیشی هی

سذ تـىیل تشویثات تیي فلضی تش اػاع رب ػغحی خاهذ، احالل

ی تشویثات تـىیل ؿذ عی فشآیذ فر ادام خاهذ دس هزاب، تػق

ؿد. هی

)الف( 8 ؿىلای ـاى داد ؿذ دس اص هحل EDSای یض مغآالتایح 2 جذل

)ب(

تشویة تـىیل ؿذ دس

فصل هـتشن

-ؼثت فاصش آلهیین

(Al/Mg) هیضین

هغم دسصذ صی فاصش

Al Mg

δ (Mg) 017/0 75/1 25/98 1

δ (Mg) 025/0 49/2 51/97 2

δ + Al12Mg17 44/0 97/30 03/69 3

δ + Al12Mg17 45/0 99/30 01/69 4

δ + Al12Mg17 62/0 37/38 63/61 5

δ + Al12Mg17 73/0 03/39 97/60 6

Al12Mg17 72/0 14/42 86/57 7

Al12Mg17 74/0 53/42 47/57 8

Al3Mg2 34/1 28/57 72/42 9

Al3Mg2 49/1 99/59 01/40 10

Al3Mg2 65/1 30/62 70/37 11

)الف(

)ب(

تصیش هیىشػىج الىتشی فصل هـتشن اص ػوت آلهیین، هحل ادام 8 شکل

هـخص ؿذ اػت EDSای آالیض مغ

(XRDتایح آالیض پشاؽ اؿق ایىغ اص فصل هـتشن ) 9شکل

مهدی دیواندری و مرتضی سروری … شرایط سرمایش بعد از انجماد و دمای پیشگرم پوسته جامد اثر

51

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ت

زیومپکا

تشکر -5

وىاسی اسصؿوذ آلای یؼذگاى تش خد الصم هی داذ اص صحوات

گشی، دس عشاحی ػاخت هذع احؼاى حیغ، واسؿاع اسؿذ سیخت

دػتگا سیخت گشی گشیض اص هشوض وىاسی دس سیخت گشی تـىش وایذ.

هابع -6[1] Sachdeva, D. Tiwari, S. Sundarraj, S. and Luo, A., “Microstructure and

Corrosion Characterization of Squeeze Cast AM50 Magnesium Alloys,” Metall. Mater. Trans. B, Vol. 41, No. 6, pp. 1375–1383, 2010.

[2] Papis, K. J. M. Löffler, J. F. and Uggowitzer, P. J., “Interface Formation Between Liquid and Solid Mg Alloys—An Approach to Continuously Metallurgic Joining of Magnesium Parts,” Mater. Sci. Eng. A, Vol. 527, No. 9, pp. 2274–2279. 2010.

[3] Zhang, T. Meng, G. Shao, Y. Cui, Z. and Wang, F., “Corrosion of Hot Extrusion AZ91 Magnesium Alloy. Part II: Effect of Rare Earth Element Neodymium (Nd) on the Corrosion Behavior of Extruded Alloy,” Corros. Sci., Vol. 53, No. 9, pp. 2934–2942. 2011.

[4] Papis, K. J. M. Loeffler, J. F. and Uggowitzer, P. J., “Light Metal Compound Casting,” Sci. China Ser. E Technol. Sci., Vol. 52, No. 1, pp. 46–51, 2009.

[5] Sato, Y. S. C. Park, S. H. Michiuchi, M. and Kokawa, H.,“Constitutional Liquation During Dissimilar Friction Stir Welding of Al and Mg Alloys,” Scr. Mater., Vol. 50, No. 9, pp. 1233–1236, 2004.

[6] Dietrich, D. Nickel, D. Krause, M. Lampke, T. Coleman, M. P. and Randle, V., “Formation of Intermetallic Phases in Diffusion-Welded Joints of Aluminium and Magnesium alloys,” J. Mater. Sci., Vol. 46, No. 2, pp. 357–364, 2010.

[7] Bhamji, I. Preuss, M. Moat, R. J. Threadgill, P. L. and Addison, C., “Linear Friction Welding of Aluminium to Magnesium,” Sci. Technol. Weld. Join., Vol. 17, No. 5, pp. 368–374, 2012.

[8] Liu, L. Wang, H. and Zhang, Z., “The Analysis of Laser Weld Bonding of Al Alloy to Mg Alloy,” Scr. Mater., Vol. 56, pp. 473–476, 2007.

[9] Liu, P. Li, Y. Geng, H. and Wang, J., “Microstructure Characteristics in TIG Welded Joint of Mg/Al Dissimilar Materials,” Mater. Lett., Vol. 61, No. 6, pp. 1288–1291, 2007.

[10] Hajjari, E. Divandari, M. Razavi, S. H. Emami, S. M. Homma, T. and Kamado, S., “Dissimilar Joining of Al/Mg Light Metals by Compound Casting Process,” J. Mater. Sci., Vol. 46, No. 20, pp. 6491–6499, 2011.

[11] Hoeschl, M. Wagener, W. and Wolf, J., “BMW’s Magnesium-Aluminium Composite Crankcase, State-of-the-Art Light Metal Casting and Manufacturing,” No. 724, 2006.

[12] Papis, K. J. M. Hallstedt, B. Loffler, J. F. and Uggowitzer, P. J., “Interface Formation in Aluminium–Aluminium Compound Casting,” Acta Mater., Vol. 56, No. 13, pp. 3036–3043, 2008.

[13] Emami, S. M. Divandari, M. Arabi, H. and Hajjari, E., “Effect of Melt-to-Solid Insert Volume Ratio on Mg/Al Dissimilar Metals Bonding,” J. Mater. Eng. Perform., Vol. 22, No. 1, pp. 123–130, 2012.

[14] Hajjari, E. Divandari, M. Razavi, S. H. Homma, T. and Kamado, S., “Microstructure Characteristics and Mechanical Properties of Al 413/Mg Joint in Compound Casting Process,” Metall. Mater. Trans. A, Vol. 43, No. 12, pp. 4667–4677, 2012.

[15] Xu, G. Luo, A. A. Chen, Y. and Sachdev, A. K., “Interfacial Phenomena in Magnesium/Aluminum Bi-metallic Castings,” Mater. Sci. Eng. A, Vol. 595, pp. 154–158, 2014.

[16] Sarvari, M. and Divandari, M., “Melt Behavior and Shrinkage Force Effect of Al Melt in Al / Mg Bimetal Cast via Centrifugal Casting,”, In Persian, Modares Mech. Eng., Vol. 15, No. 7, pp. 131–138, 2015.

[17] Sarvari, M. and Divandari, M., “Melt-Solid-Gas Behavior in the Interface of Al / Mg Composite Produced by Centrifugal Casting”, In Persian, Journal of Science and Technology of Composites, Vol. 2, No. 3, pp. 75–82, 2015.

[18]Firouzdor, V. and Kou, S., “Al-to-Cu Friction Stir Lap Welding,” Metall. Mater. Trans. A, Vol. 43, No. 1, pp. 303–315, 2011.

[19] Rübner, M. Gunzl, M. Körner, C. and Singer, R. F., “Aluminium–Aluminium Compound Fabrication by High Pressure Die Casting,” Mater. Sci. Eng. A, Vol. 528, No. 22–23, pp. 7024–7029, 2011.

[20] Beeley, P., Foundry Technology, Second Edi. Butterworth-Heinemann, 2001.

[21] Divandari, M. and Campbell, J., “Oxide Film Characteristics of Al–7Si–Mg Alloy in Dynamic Conditions in Casting,” Int. J. Cast Met. Res., Vol. 17, No. 3, pp. 182–187, 2004.

[22] “Reaction-Web, Fact-Web Programs.” [Online]. Available: http://www.crct.polymtl.ca/.

[23] Bauer, A. F., “Method of Bonding a Bimetallic Casting,” 749017, 1958. [24] Avedesian, M. M., Magnesium and Magnesium Alloys (Asm Specialty

Handbook) (Asm Specialty Handbook). ASM International; Illustrated Edition, 1999.

[25] Davis, J. R., “Aluminum and Aluminum Alloys,” ASM Spec. Handbook, ASM Int. Mater. Park, 1993.

[26] Graney, C.M., “Coriolis Effect, Two Centuries Before Coriolis,” Phys. Today, Vol. 64, No. 8, pp. 8, 2011.

[27] Esmaeil, H., “The Study of Effective Factors on Bonding of Al/Mg Interface in Compound Casting Process,” In persion, PhD Thesis, Iran University of Science and Technology, 2012.

[28] Wang, J. Yajiang ,L. and Wanqun, H., “Interface Microstructure and Diffision Kinetics in Diffusion Bonded Mg/Al Joint,” Akadémiai Kiadó, Budapest Springer, Dordr., Vol. 95, No. 1, pp. 71–79, 2008.

مهدی دیواندری و مرتضی سروری … شرایط سرمایش بعد از انجماد و دمای پیشگرم پوسته جامد اثر

09

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ت

زیومپکا