222 -216ص ، ص69 شهریور ،2شواره 4جلد

:Please cite this article using بزای ارجاع ب ایه مقال اس عبارت سیز استفاد وماییذ:

Gholami. M. and Divandari, M, “Effect of rotational speeds and heat content on the production of Al- Brass bimetal composite ”, In Persian, Journal of Science and

Technology of Composites, Vol. 4, No. 2, pp. 219-228, 2017.

نشریه علوی پژوهشی

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

بزوج -آلمیىیم ديفلشی کامپسیت تلیذ در حزارتی محتای ي ديران سزعت اثز

*2مذی دیاوذری، 1غالمی مزتضی

، داـا ػ كؼت ایشا، تشا ذػی ادواسؿاػی اسؿذ، -1

ذػی اد، داـا ػ كؼت ایشا، تشاداـیاس، -2

divandari@iust.ac.ir، 16846-13114تشا، كذق پؼتی *

اطالعات مقال 27/07/95دسیافت:

16/11/95پزیشؽ:

:انياصگ ذکلی

تشح-آیی واپصیت

تاسطیىی اتلا

شوض اص شیض شیسیخت

فل ـتشن

چکیذ

ػایؾ حشاست خذی، ىایىی یشی ؿشایي تحت و لؼاتی ػاخت شاحی دس غیشـات فضات اص ؿذ تـىی ایواپصیت

ای دس. ؿدی حؼب اسد ای اص یىی واپصیتی فضی خفت ػا ت تشح-آیی تؽ تیذ. سد ی واس ت ؼتذ خاف

اؼ سد تشح-آیی واپصیتی اػتا لؼ تیذ دس ثش تغیشای تشخی ػدی شوض اص شیض دػتا اص اػتفاد تا تحمیك

400-100 دایی حذد دس ؿذ شپیؾ تشدی تؽ دس 5/2 5/1 حدی ایؼثت تا آیی زاب ظس تذی. شفت لشاس

د ای تی ـتشن فل خلكیات ؿذ شیسیخت دلیم تش دس 1600 800 ایػشػت تا دسا حا دس شادػاتی یدسخ

ؿا حاك ـتشن فل و داد ـا (SEM) ستـی اىتشی یىشػىج اص حاك ایتشسػی تایح. شفت لشاس تشسػی سد فض

-صی دس ؿذ تصیغ Al2Cu سػتات، Al2Cu5Zn4 ،Al3Cu3Zn ؿا تشح ػت اص تشتیة ت تـى ایالی. اػت دضا یالی چاس

یىشػختی اییشیاذاص. اػت آیی داست دس α-Al/Al2Cu غیشػادی یتىتیه ػاختاس ایتا آیی خاذ ح ی

داس احی ت شتى ػختی تاالتشی و ای ت وذی پیشی ضی سذ یه اص ـتشن فل ػشم دس ػختی یضا و داد ـا

.ؿذ ثثت آیی داس احی ت تؼك ػختی یضا تشیو تشح

Effect of rotational speeds and heat content on the production of Al- Brass

bimetal composite

Morteza Gholami, Mehdi Divandari*

1- School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran *P.O.B.16846-13114, divandari@iust.ac.ir

Keywords

Aluminum-brass composite

Metallurgical bonding

Centrifugal casting

Interface

Abstract

Composites made of dissimilar metals are designed and used in components subjected to various condition such as serious mechanical force, heat and erosion. Fabrication of Al- brass hollow cylinder, as a composite bimetallic part, is an example. In this work, Al-brass bimetallic hollow cylinders were produced using vertical centrifugal casting device and effective variables were studied. To achieve this, Al melt at 1.5 and 2.5 melt-to-solid volume ratio was cast into 100-400°C preheated cylindrical brass bush rotating at 800 and 1600 revolutions per minute (rpm) respectively and the interface characteristics were investigated. The results of scanning electron microscope (SEM) showed that the achieved interface consisted of four discrete layers from the brass side, including Al2Cu5Zn4, Al3Cu3Zn, Al2Cu precipitates scattering in aluminum matrix and finally α-Al/Al2Cu anomalous eutectic structure near the aluminum side. Micro hardness measurements showed that the hardness of various presented phases decreases from the brass side to the aluminum side.

مقذم -1

ذػی ػذتا اػتفاد اص یه ع فض یا آیاط ساج دس شاحی لؼات

ای، خسدی اىتشیىی ای ىایىی، ػاصداسد اا ای و ؿاخق

یی . فض آ[1]ؿد، ای سؽ چذا واسآذ خاذ تد خاكی شح ی

ؿد. آیی ای دس دیا اػتفاد یس ؼتشدت دی خاف ا ت

پایی، ذایت حشاستی اىتشیىی تاال یض آیاطای آ تا چای ؼثتا

اص دیش ػآیاطای غ . [2]اذ مات ت خسدی لات لث ؿاخت ؿذ

ت ػت خاف اىتشیىی حشاستی ػای و داسذ دس تؼیاسی اص واستشدای

ا ت دی مات تشحاذ. اص یا آیاطای پای غ، كؼتی سد اػتفاد

-واسی فقپزیشی خب لاتیت اؿیت خسدی ػای، اػتحىا ؿى

ای الی اؼاد، اص دیش اد ذػی تایض ؿذ تشای واستشی

خایی و . اص آ[3]ذ ؿظیش اخضای اىتشیىی، اتلاالت اػتفاد ی

ت ؿشایي واسی حؼاع پیچیذ تا ـى ای فشد تحاتما حشاست

ای دفضی اذ. ای واپصیتی دفضی شح ؿذؿد، ستش ی

تاذ اص آیاط غ، آیی، تیتای، فالد ص ض یا وشتی تیذ ی

ؿذ. آیی تشح ش د داسای مات ت خسدی تاال ذایت حشاستی

هرتضی غالهی و ههدی دیوانداری برنج -آلوهینین دوفلسی کاهپوزیت تولید در حرارتی هحتوای و دوراى سرعت اثر

222

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ای تا دس ػیؼتشیىی اػثی ؼتذ اص اتلا ای د فض ی اىت

.[4]اتما حشاست، ىایىی واستشدای اىتشیىی اػتفاد د

شی شوة )ثمی( ای ختف اتلا آیی ت تشح ظیش سیختسؽ

، [13,12,4] ، خؿىاسی اكىاوی اغتـاؿی[6-11]، پیذ فری [5]

واس تشد ؿذ اػت.ت [16,15] سد تدؼی [14]خؿىاسی فشاكتی

شی شوة ػثاست اص سیخت زاب آیاطی دس یا پیشا خاذ سیخت

ی اوـی دس فل ـتشن تایذ دش ت تـىی احی فضی اػت و ضا

د اد ی اوـی احالی یا فری تی د فض ؿد. دس ای سؽ یه احی

ی فضی اتمای ت كست پیػت اص یه فض ؿى شفت دس ادا یه الی

ا تؼیی فضی ػاختاس آیشد و ع تشویثات تیت دیشی ؿى ی

. اتما حشاست دس فل ـتشن [17]ی ػىشد اتلا اػت ی حوذ

صی فاصا، خا تی فض زاب دس حا اداد فض خاذ، سی اتخاب

ثیشزاس تد سیضػاختاس ؿى شفت، فشآیذ تسی، فشآیذ تؼذ اص اداد تأ

. دسحمیمت، اداد تذی ؿى، فشآیذ [18]وذ اداد سا وتش ی

ذتی اػت و تذ تؼاد تشدیایىی تحت ؿشایي دیایىی وتا

لات وتش تؼذدی . ػا غیش[19]افتذ اتما حشاست ؿذیذا زسا اتفاق ی

ای ثیشات ػذاص، صتشی ػح ػایش پاساتشا تأظیش حثغ یشافتادی

.[20]زاسد سی اتما حشاست ی

ای دس تیذ شیض اص شوض ػدی ت كست ؼتشدشی سؽ سیخت

اػتفاد ؿذ ای اصن یا اتؼاد تضسي تا دیاس تا اؿىا پیچیذای سیختی

اذفوا اػتفاد ؿذ-ای دس كایغ افضایذ ستا اػت. ای سیختی

شی شیض اص شوض ت د كست افمی ػدی اخشا اثت فشآیذ سیخت .[21]

ا، ا، تیب تیذ تشای شی شیض اص شوض افمی ػاسیخت ؿد.ی

یشد. سد زاب دس فاد لشاس یػیذسا، اسد دیش سد اػت

تش اص ع افمی تد فض زاب شی شیض اص شوض ػدی وتاسیخت

ؿد. تاتشای وتش دای ت دس لاة چشخا تاسسیضی ی ؼتمیا

دس ای تش اػت.سیخت ؿذ دس ع ػدی ػاد زابتاسسیضی مذاس

-شوض ػدی تشای تیذ خفت فضی آیی شی شیض اصتحمیك اص سیخت

ای حدی زاب ت خاذ تشح اػتفاد ؿذ اػت. زاب آیی تا ؼثت

(

1600 800ای دس تؽ تشدی دس حا دسا تا ػشػت 5/2 5/1(

شی ؿذ. دس تش دلیم سیخت

گزی گزیش اس مزکش عمدیمعادالت حاکم بز ریخت -2

ویزيای اعمال ضذ بز سیال -2-1

ای و یه ػیا دس حات چشخؾ شیض اص شوض ت اصای یه ػشػت

ی یشی ؿتاتی شیض اص شوض افضایؾ یشد، ؿتاب تاػلشاس ی ای صای

مذاس یشی شیض اص شوض اسد تش ػح دسی تػي ػذد .[22]یاتذ ی

( سا تیا ms-2تیا ؿذ و ؼثت یشی شیض اص شوض ت ثم ) تذ تؼذ

ی وذ ؼاد اػت تا :

(1)

دیش . [23]( اػت s-1ػذد چشخؾ لاة ) ( mلش دسی )

یشی وسییغ و خة ثیشزاس دس ای فشآیذ ػثاستؼت اص یشی تأ

آسد. ای یش ثای یا شداب سا تخد ی احشاف خشیا ؿذ چشخؾ

.[21]اتؼت ت خت آ چشخؾ ػشػت اػت

ای یىاخت، ؿتاب ای ت شوض ایذ ؿتاب شا تا حشوت دایش

ؿذ ؼاد اػت تا :

(2)

ػشػت اػی رس اػت. تفیك ای ؿؼاع دایش سی و ت

دذ :ؼاد تا اك د یت، مذاس یشی ای ت شوض سا ت دػت ی

(3)

ثاتت اػت، تاتشای مذاس خش رس تد اص آ خایی و ػشػت

.[24]ؿتاب یش یض تذا ؼثت داد ؿذ اػت

اوتقال حزارت -2-2

اتما حشاست دس زاب شیض اص شوض ؿذ تا واؾ شادیا دایی، افضایؾ

داس ؿذ ػا وه ؿایای ت ختخة تؼشیغ شخ اداد ؿذ تذی

-ی اتما اشطی حشاستی دس سیخت. ذ سیاهی ؼاد[22] وذیاداد

شی شیض اص شوض ػدی ؼاد اػت تا :

(4)

( )

ی دا وؼش حدی فاص دذ ؿذ اػت؛ دذـات تشتیث

α تا : اػتتیاش هشیة فر حشاستی تد تشاتش

(5) α

ت تشتیة یای ذایت حشاستی چای ػیا ای و ت

.[21]یض شای ا شای یظ ؼتذ

اوجماد -2-3

ساذ ؿذ اص چشخؾ لاة تا افضایؾ فـاس ؼثت ت حات ؼ، خة

ؿذ ػال تش واؾ ػیب دس ح اتلا، زاب -اص فل ـتشن خاذ

-27] ؿدی ی ؿذ دس فل ـتشنآیاط تـىسیضػاختاس خة تثد

اتما حشاست دس ػیؼت افضایؾ تاشیض اص شوض یشی . دسحمیمت، [25

اؼاد ػشیؼی دس تش فل ـتشن دش ت اداد فقتیؾ چایخة

. تا دس ظش شفت یه حد وتشی دس ػیای و [22] ؿدای احی ی

اػت یض تا ثاتت فشم وشد چای، ، ای ػشػت داسای ف

اػتوغ ت تشتیة تشاتش خاذ تد تا :-ایشی پیػتی ؼاد

(6)

(7)

η

تا ؿت :ای یو ت اصای ختلات اػتا

(8)

(

)

η

(

)

η

(

)

η

دیوانداری ههدی و غالهی هرتضی برنج -آلوهینین دوفلسی کاهپوزیت تولید در حرارتی هحتوای و دوراى سرعت اثر

222

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

یشی یشی یؼىص ηیشی فـاسی، خش، ت سی و

.[26]شاؾ اػت

ريش پضيص -3

ی سد اػتفاد دس ای تحمیك، ؿا ؿؾ آیی خاق ایاد

( اتخاب 2 1تا تشویة ؿییایی ـخق )خذا CuZn35سق تشدی

شدیذ.

شی ت ظس اتلا فضات غیشـات آیی تشح ت سؽ سیخت

تش ت كست یی 265×40×3تا اتؼاد CuZn35شیض اص شوض، سق تشدی

تش تغییش یی 78 لش داخی 84ی تخای)تؽ( تا لش خاسخی اػتا

ؼص فت فالدی ؿذ تا اػتفاد اص پثد شف سق شد ؿى داد ؿذ.

آذ اػت. 1ا دس ؿى ػاصی تؽت ثك ؿذ. شاح آاد

تشویة ؿییایی ؿؾ آیی ت واس شفت ؿذ دس ای تحمیك 1جذيل

دسكذ صی ػلش

اتمی آیی

08/0 ػییؼی

064/0 آ

027/0 یضی

006/0 ض

سد اػتفاد دس ای تحمیك CuZn35سق تشویة ؿییایی 2جذيل

دسكذ صی ػلش

اتمی غ

35 سی

3/0 یى

1/0 لغ

05/0 آ

05/0 ػشب

02/0 آیی

ای تشدی؛ سق تشدی تشؽ صد ؿذ ت اتؼاد ػاصی تؽشاح آاد 1 ضکل

ؼص فت فالدی د ػش آ ت تش تا اػتفاد اص پثیی 265×40×3

ثك ؿذ اػت

ای ا چشتیپیؾ اص فشآیذ تاسسیضی زاب، ت ظس صدایؾ اوؼیذ

صی تا اػت ػثاد 2000ی ای تشدی تا ؿاسخد، ػح تؽ

ؿؼتـ داد ؿذ. ت اصای ؼثت حدی )زاب ت خاذ( ؼی، مذاس

700ـخلی آیی تا اػتفاد اص وس اای رب ؿذ. دای وس سی

ـا داد ؿذ اػت، 2سی و دس ؿى شاد تظی ؿذ. تی ػاتیدسخ

دػتا سد اػتفاد دض ت ػیؼت شایـی )طشاتس تا فشواغ تاال( تد

-ی ػاتیدسخ 400تا 100 ش وذا اص تؽ ا پیؾ اص تاسسیضی تا دای

سیضی تا استفاع ثاتت زابش ؿذ تا آاد ؿذ زاب، فشآیذ شاد پیؾ

شی ؿذ دس ای سیختؿذ. ـخلات ییتش ادا ی 40-50

آذ اػت. 3خذ

صی، صی ػثادای تشؽ صد ؿذ پغ اص ػیات ػی لاعوی

پیؾ ؿذ تا اػتفاد اص یىشػىج سی ذ 3/0تا پدس آیای

Olympus BX51M یىشػىج اىتشی ستـی دض ت دتىتس

ػیات ػختی ػدی آیی، تشح ی ایىغ اػتفاد ؿذ.اؿؼ ػدییف

ػاخت Wolpertػدی ی فل ـتشن تا اػتفاد اص دػتا ػختی الی

تغییشات ػختی فل ـتشن یض تا اػتفاد اص وـس آا ادا ؿذ.

ثای، ت تشتیة تشای 15ش ت ذت 50یشی دس MXTدػتا تا اسن

الص ت روش اػت یشی ؿذ.ای تشح، آیی فل ـتشن اذاصلؼت

و پغ اص تشؽ اػة اص مغ حای فل ـتشن )تا تخ ت اصن

تد مغ فل ـتشن( تی ؿذ ات ؿذ تا اذاص یشی یىش

شن اىا پزیش ؿد.ػختی فل ـت

وتایج ي بحث -4

وقص اکسیذای سطحی مذاب ي جامذ -4-1

دذ. ت سی و سا ـا ی 1ی لاع تشؽ صد ؿذ اص 3ؿى

ایی اص فی اوؼیذی ػحی و پایذاس اذ ؼؼت تا دیذ، تخؾی

ػاد تی ـذ داسای پیذ تاسطیىی ثد تا یه تاع ىایىی

ا سی ػح زاب زاب خاذ تشلشاس ؿذ اػت. خد اوؼیذا اخالی

وذ. تشآیذ یشای شیض اص شوض خاذ اص تـىی پیذ اؼت ی

وسییغ ػال تش وه ت تاال آذ زاب دس تؽ، شا تا استؼاؽ

ت چشخؾ دس ی آسد اؿی اص اىتشتسی و دػ كفح دػتا سا

-2ساا تاسسیض -1شی شیض اص شوض ػدی؛ ؿاتیه دػتا سیخت 2 ضکل

ی اتما تؼ -6ؿفت -5ی لاة حفظ -4تؽ تشدی -3ات )ػی وتا(

داػح تل -9ایستس )دػتا تظی ػشػت چشخؾ( -8اىتشتس -7یش

ی داوذطشاتس شایـی وتش -10ت طشاتس ػیؼت شایـی

هرتضی غالهی و ههدی دیوانداری برنج -آلوهینین دوفلسی کاهپوزیت تولید در حرارتی هحتوای و دوراى سرعت اثر

222

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

دشای ػاتیدسخ 700شی ؿذ دس دای تاسسیضی ای سیخت 3جذيل

ؿاس

ػشػت دسا )دس

تش دلیم(

ؼثت حدی

)زاب ت خاذ(

ش دای پیؾ

شاد(ی ػاتی)دسخ

1 800 5/1

100 2 1600

3 800 5/2

4 1600

5 800 5/1

200

6 1600

7 800 5/2

8 1600

9 800 5/1

300

10 1600

11 800 5/2

12 1600

13 800 5/1

400 14 1600

15 800 5/2

16 1600

ای خایی و الیؿد. اص آای اوؼیذ ػحی زاب یدش ت پاسی الی

ا ػیب تاذ حای آخافی ػحی وا یىذػت ثد ی

ی تاذ ت ضای اوؼیذی، یا دس فیػاختاسی تاؿذ، حوس آخا

ی اوؼیذ ای اػثی تشای پاسی الیاپیػتی هؼی ػ وشد ح

الغ، . دس [17 ,27-28]ػحی تحت یشی شیض اص شوض ت ؿاس سذ

یشای اػای ت سی ػیا شیض اص شوض ؿذ تا ؿىؼت فی اوؼیذی

و ػح خاذ ت سیوذ تای سا ایداد یتاص ػحی زاب، ػح

تش ؿذ ؿشایي تشای تـىی پیذ تاسطیىی یا ػت تػي زاب

ی ضاسؿی اػال وشدذ تـىی پیذ دس ش [29]ؿد. پ ىاسا ی

ؿىؼت فی اوؼیذی ػحی اػت.

جزیان یافته مذاب درين بش ي تطکیل پیوذ یوح -4-2

اػت. Image Jافضاس ای ادا ؿذ تا شیشیی اذاصدذـا 4ؿى

تا دیذ، پای فل ـتشن تـىی ؿذ ت اصای افضایؾ سی و یت

ش تؽ ؿا دای پیؾ)ػشػت چشخؾ یض واؾ حتای حشاستی

افضایؾ ؼثت حدی ایغ ؼثت حدی زاب ت خاذ( واؾ یافت اػت.

ی اتمای ت خاذ خة تثد فؼایت فر ػلشی ؿذ ػشم احی

ای و ت اصای ثاتت تد ، ت [30]دذ یفل ـتشن سا افضایؾ

-داسای فل ـتشن هخی 5/2ای تا ؼثت حدی ػشػت دسا،

ؼتذ. 5/1شی ؿذ تا ؼثت حدی ای سیختتشی ت ؼثت

ی فمذا پیذ دس ای دذـا 1ی تلیش اوشػىپی 3ضکل

ش تؽ تغییشات هخات فل ـتشن ت اصای افضایؾ دای پیؾ 4ضکل

د ػشػت دسا تغیش 5/2 5/1ت اصای د ؼثت حدی

ای تـىی فل ـتشن دس تحمیك حاهش اؿی اص ؿشایي احالی یظ

ی ىایىی دخی چی فر دس اػت و تػي یشای چذا

ؿد. دس ای حات، زاب تش خالف یشی ثم تای ی اتای فشآیذ اداد

ی تاالیی لاة سا غ وشد تا ػش خشد ت وذ. زاب احیحشوت ی

دذ. زاب اسد ػت پایی، تیب سیختی تا ؿى اظی سا ؿى ی

ایی اص ؿذ ت دس تؽ ت ػت حتای حشاتی ػیایت تاال، اتتذا تخؾ

ای اص ػاكش آیی، اتشدی سا ح وشد تا تـىی خى ػتؽ

تػي زاب، دذ. ای احی غ ؿذغ سی، دفضی سا تـىی ی

ای شخح تـىی پیذ تاسطیىی اػت صیشا ت ػت تؾ تشؿی ىا

اؿی اص حشوت زاب ، اىا پاس ؿذ اوؼیذای ػحی فشا آذ

یشی پیذ تاسطیىی خد اػت. ؿایا روش اػت و ایي تشای ؿىؿش

ی اتلا ؿى شفت، پاساتشای دای زاب الحظات دس تؼیی ح

دیایىی ػیا یض حائض ایت ؼتذ. امثام حی اداد تی زاب

یشی پیذ ىایىی ؼتحىی دس فل ـتشن تاذ خة ؿىخاذ ی

.[31]د ؿ

تحلیل فاسی فصل مطتزک -4-3

تا دیذ دذ. یسا ـا ی 5ی ای وی اص فل ـتشن 5ؿى

ی تضسایی تاالتش احیی واال دضا اػت. و فل ـتشن ؿا ػ الی

ی پیػت اػت. ی تـىی د الیدذاف( ـا 6داس تشح )ؿى

ی ا ـخق وشد و الی (EDS)ػدی پشاؽ اؿؼ ایىغ یف

Al2Cu5Zn4 ی د الیAl3Cu3Zn (. 4اػت )خذ

دضا ثثت یی تـىی ػ الیدذـا 4ی فل ـتشن 5ضکل

ؿذ تا یىشػىج سی

دیوانداری ههدی و غالهی هرتضی برنج -آلوهینین دوفلسی کاهپوزیت تولید در حرارتی هحتوای و دوراى سرعت اثر

222

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ی ا تلایش ثثت ؿذ تا یىشػىج اىتشی ستـی؛ )اف( الی 6ضکل

9 یی ػ ، )ج( الی7ی ی د ، )ب( الی6ی

تؼادی )اص ظش تشدیایىی( خد دس تاییػخایی و تا فاصاص آ

Al4Cu3Znتشویثی تا ؼثت اػتویتشی Al-Cu-Znتایی دیاشا ػ

6ای ـا داد ؿذ دس ؿى اص ح EDSای تایح آایض م 4جذيل

تشویة تـىی

ؿذ

(%.at)اتی ػاكش كذدس م

Zn Cu Al

Al2Cu5Zn4 94/36 08/45 99/17 A

Al3Cu3Zn 23/14 80/41 98/43 B

Al3Cu 47/1 35/25 18/73 C

Al11Zn 28/11 86/2 86/85 D

Al2Cu - 38/25 62/74 E

Al11Zn 07/8 39/2 54/89 F

تا دسیافت و تشویثات تـىی ؿذ اؿی اص فر كست ی [32]اػت

ؿایا روش اػت و یضا دسكذ ی اداد تد اػت. شفت پغ اص خات

23/14ی د )( تیؾ اص الیدسكذ 94/36ی ا )دس الی Znاتی ػلش

)ؿى اػت (uphill)ی فر س ت تاال ( تد و یای سخذاد پذیذدسكذ

خایی و اص آاذ. یض ت ای هع اؿاس وشد [33]و حمما پیـی (7

تشی تش اص د ػلش دیش اػت تاتشای فؼایت تیؾی رب سی پاییم

ی ػ چاس تـى اص ح ی الیؼثت ت دیش ػاكش داؿت صی

ـتشن ؿى ی د فل( اػت. الیAl11Znخاذ سی دس آیی )

ای كفح Al2Cuب( تـى اص سػتات 6شفت تی آیی تشح )ؿى

اػت و حمما پیـی، آ سا فاص ح خاذ آییی ؿى دس صی

ϴ’ اذ و ای فاص، حات غیشتؼادی فاص تـشیح وشد ؼشفی وشدϴ تا

غیشػادی ت ػت . یتىتیه[35,34]اػت Al2Cuتشویة اػتویتشی

ی فل ـتشن ػشػت ادادی حذاوثش، تاایی سؿذ ذاؿت آخشی الی

ای ج( ؿا تصیغ دا 6و دس داست آیی الغ ؿذ )ؿى

اػت. ػاختاس یتىتیه غیشػادی و α-Al/Al3Cuیتىتیه غیشػادی

ی دس تید ، دس ؿشایي اداد غیشتؼادی [36]حل اداد ػشیغ اػت

.[37]ؿد صایی سؿذ ؼتم د فاص یتىتیىی تـىی یخا

ثیز ویزيای يارد بز ساختار اوجمادیأت -4-4

ی تلایش تا مایؼاػت. 4 3ای ی ػ ی الیدذـا 8ؿى

-ثثت ؿذ اص فل ـتشن تـىی ؿذ دس داست آیی ت اصای ػشػت

تش تا دیذ افضایؾ ػشػت چشخؾ خة ظشیفتغیش، یای چشخؾ

ی ؿذ ػاختاس یتىتیه غیشػادی ؿذ اػت. ؿایا روش اػت و دس حص

شیض اص شوض ت ػت ؿشایي خاف اتما حشاست و اؿی اص فـاس شیض اص

ای ػتی دیذ ی ؿد. افضایؾ ػشػت چشخؾ شوض اػت، تـىی دا

ؿد تى یشای ضایؾ اتما حشاست ػشػت اداد ی تا تاػت اف

شیض اص شوض خة هؼیتی اص ظش تصیغ فاصی ی ؿذ و تش اػاع آ

فاصای ػی ت ػت تیش حص شیض اص شوض فاصای ػثه ت ػت

لؼت دسی سی تـىی ؿذ تم ی ؿد. ای هع دس خای دیش

.[28]ت تفلی سد تشسػی لشاس شفت اػت

شی شیض اص شوض ػدی، یشای خاسخی ؿا یشی یذ سیختدس فشآ

ؿذ و ت تشتیة ػثاستذ اص :شیض اص شوض یشی وسییغ ی

(9)

(10)

هرتضی غالهی و ههدی دیوانداری برنج -آلوهینین دوفلسی کاهپوزیت تولید در حرارتی هحتوای و دوراى سرعت اثر

222

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

-دذاف ـا-6ی ـخق ؿذ دس ؿى اػى خی اص احی 7ضکل

ػلش سیی فر س ت تاالی

)ب( 3ی )اف( ی ػ سیضػاختاس یتىتیه غیشػادی الی 8ضکل

، ثثت ؿذ تا یىشػىج اىتشی ستـی4

ػشػت خی رس چای فض ایغ، چشخؾ لاة ػشػت

تاػة آیذ، سی و اص ؼادالت تشی. ت[38]ؿؼاع شیض اص شوض اػت

داسد؛ تاتشای، افضایؾ ی ؼتمیی تا سات دسحای و اػت تا

ػشػت چشخؾ، تأثیش یشی شیض اص شوض سا ت ؼثت یشی وسییغ

ای چشخؾ تاال، یشی شیض اص شوض تش وشد تذیؼا دس ػشػتتشخؼت

ص یشای ؤثش دس فشآیذ تؾ اػای اؿی اوذ اػت. ت س وی، تؼیی

شیض اص شوض دس صا اداد، فض زاب سا ت خشیا دسآسد خة

ؿد. ؼیختی خیشی اص سؿذ الی ای پیػت اذ الی ای ی

تؼال یشای ؤثش تش فاصای ای خاذ ؼثت ت یشای اسد تش زاب

Al3Cuی ای ؿذ و تش اػاع آ فاص تاػث سفتاس خاكی اص خاة فاصا

یىشتش دس الی ػ ت كست 70تا 50كست سػتات دس اتؼاد اتتذا ت

اتىتیه ظشیف ظاش ی شدد. حممی دیشی ضاسؽ وشد اذ تا اػا

یشی غایؼی ت زاب تاؼت اذ الی ای تفات اص فاصای سد ظش

.[39]ت آسایؾ دذ سا تحت وتش شف

ی ايل فصل مطتزکثیز محتای حزارتی بز الیتأ -4-5

ت اصای افضایؾ Al2Cu5Zn4ی ی تغییشات پای الیدذـا 9ؿى

ی ی هخات الیا ـا داد حذدیشیش تؽ اػت. اذاصدای پیؾ

Al2Cu5Zn4 دس 800ثاتت ای تیذی ت اصای ػشػت دسا تشای

یىشتش اػت. ت سی و پیؾ اص ای یض تیا 82-46تش دلیم ؼاد

ی پیػت دس ؿذ، فر س ت تاالی ػلش سی دش ت تخد آذ دالی

داس تشح ؿذ اػت.

ت اصای افضایؾ دای Al3Cu3Znی تغییشات هخات الی 10ؿى

ی د یشی ؿذ تشای الیی اذاصدذ. حذدش تؽ سا ـا یپیؾ

یىشتش تغیش اػت. افضایؾ حتای حشاستی دس ای الی 26تا 14یض اص

خایی و ىایض فری دس تش ؿذ الی ؿذ اػت. اص آیض خة ػشین

ای اػت، تذیی اػت و شاد، فر تدی ػاتیدسخ 300داای تاالتش اص

شاد، فر دا وتا ظیش شصدا یا ی ػاتیدسخ 300تش اص اای ودس د

خاای . حوس ػلش سی ت شا تی[10]فر اتدایی غاة اػت

-ػاختاسی خد دس فاصا، خة تؼی فر تمات ػاكش دس یىذیش ی

ی سا دس ؿد. دس الغ، سی آیی تا فر دس یىذیش احی دضای

. افضایؾ حتای حشاستی دس [40]دذ داست خضء خاذ تـىی ی

ی افضایؾ ؼثت حدی زاب ت خاذ حاك ؿذ اػت دػتشع و تاػ

ای خد )غ، سی خت فؼایت ات خة افضایؾ یشی حشو

چی تا . [10]ؿد آیی( دس ػیؼت تـىی فاصای خذیذ ی

ی اوـی خضء فشآیذای فؼا ؿذ تا ت آ و سؿذ احال الی تخ

، دس تید تا افضایؾ حتای حشاستی هخات [41]شا حؼب ی ؿذ

. یاتذالی ای فل ـتشن ت س حؼػی افضایؾ ی

ش تؽ ت تا الضایؾ دای پیؾ Al2Cu5Zn4ی تغییشات هخات الی 9ضکل

دس تش دلیم 800، ػشػت دسا ثاتت 5/2 5/1ؼثت حدی اصای د

دیوانداری ههدی و غالهی هرتضی برنج -آلوهینین دوفلسی کاهپوزیت تولید در حرارتی هحتوای و دوراى سرعت اثر

222

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ش تؽ ت تا الضایؾ دای پیؾ Al3Cu3Znی تغییشات هخات الی 11ضکل

دس تش دلیم 800، ػشػت دسا ثاتت 5/2 5/1اصای د ؼثت حدی

ظش دذ. ت سا ـا ی 16ی فل ـتشن داس تشح 11ؿى

ی ا فل تش وشد الیی سػذ و افضایؾ حتای حشاستی ػال تش ػشین

-(، خة تـىی تشنAl2Cu5Zn4 Al3Cu3Znـتشن )ؿا فاصای

ا سا تـىی ای تشن [42]ؿذ اػت. آاسد ىاسا ایی دس ای الی

اذ. ادای تشؿی اماء ؿذ ت كست حشاستی، ؼثت دت آصاد ؿذ تؾ

ی خاسخی فل ـتشن )داس تشح( ت ػت دای تاالی خد دس احی

تاذ یشی خت اتما حشاست، تؾ ای امثام شتثي، یض ی

ایی سا تای وذ. چی تصیغ غیشیىاخت ی تیذ چی تشنحشو

ت دس سفتاس سی ػح تشح شا تا تفا [43]حشاست ت ظش تشخی حممی

تاذ صی سا تشای امثاهی تشح آیی یض دفاصی تد الی ای ی

ایی فشا آسد.تـىی چی تشن

بزرسی تغییزات سختی ي ریشسختی فصل مطتزک -4-6

سا ت تلیش وـیذ اػت. ت 15 11، 7ای تغییشات ػختی 12ؿى

ػختی فل ـتشن ت شاتة تیؾ اص فضات تا دیذ یضاسی و ی

ای سؽ ػختی ػدی تشی اص ظش داد یشی ؿذ اػت.پای اذاص

صیشا ػختی الؼی ؿا ػختی تشویة تی فضی ،ذػی لات اػتا اػت

ت شا صی اػت. اهح اػت و ػختی فل ـتشن ت ػت حوس

ای فشاتش اص ػختی فضات پای الحظ تشویثات تی فضی تشد، ت س لات

)آیی تشح( اػت.

ای ی تـىی تشندذـا 16ی فل ـتشن داس تشح 11ضکل

ی ا فل ـتشن ثثت ؿذ تا یىشػىج سیحشاستی دس الی

15 11، 7ای تایح ػختی تشی 12ضکل

تغییشات سیضػختی فاصای خد دس فل ـتشن سا ـا 13ؿى

ی ا، تاالتشی یضا ػختی شتى ت فاص پیػتیشیدذ. اتك اذاصی

Al2Cu5Zn4 یشی ؿذ. ػذ یىشص اذاص 610س یای حذد تد و ت

اػت و ػذد Al2Cuػاختاس تـىی ؿذ دس فل ـتشن ؿا سػتات

یىشص تخی صد 566فضی حذد ذػت آذ تشای ای تشویة تیػختی ت

ؿذ. فتی اػت و ػذد ػختی تذػت آذ تشای ػاختاس یتىتیه

اػا یشی یشی ؿذ. یىشص اذاص 227غیشػادی داس آیی حذد

ای اتی تا چای تاال سا ت ػت حیي خاسخی شیض اص شوض، خؿ

دذ ی تا چای پایی سا ت ػت حیي داخی ػق یای اتخؿ

. تاتشای، ػختی فاصای تـىی ؿذ دس فل ـتشن اص یه سذ [44]

ی خاسخی ت ػختی اص ػت دیاسسی و یضا تشخسداسذ تضی

.[45]یاتذ شف داخ سیختی واؾ ی

گیزیوتیج -5

خفت فضی آیی تشح ت سؽ تـىی اتلا تاسطیىی دس •

شیض اص شوض ػدی اىا پزیش اػت.

تیة اص ػت ای تـى ت تشالی EDSاتك تایح حاك اص •

تصیغ ؿذ Al2Cu، سػتات Al2Cu5Zn4 ،Al3Cu3Znتشح ػثاستذ اص

ی ح خاذ آیی ایتا ػاختاس یتىتیه غیشػادی دس صی

α-Al/Al2Cu .دس داست آیی اػت

دس تش دلیم خة 1600ت 800افضایؾ ػشػت چشخؾ اص •

خد دس α-Al/Al2Cuتش ؿذ ػاختاس یتىتیه غیشػادی ظشیف

ی ػ فل ـتشن ؿذ اػت.الی

ش تؽ ؼثت افضایؾ حتای حشاستی، اؿی اص دای پیؾ •

تش ؿذ فری خة هخیحدی زاب ت خاذ، تا تؼی ؿشایي

(Al3Cu3Znي Al2Cu5Zn4 ؿا فاصای)ی ا فل ـتشنالی

.ؿذ اػت

س ت حوس تشویثات تی فضی تشد، تػختی فل ـتشن ت ػ •

-ای فشاتش اص ػختی فضات پای )آیی تشح( اذاصلات الحظ

فاصای تـى دس یشی سیضػختی ـا داد ػختی یشی ؿذ. اذاص

-ای و ػختفل ـتشن اص یه سذ ضی تشخسداس اػت ت

تشی تشویثات شتى ت احی داس تشح تد احی داس

تشی تشخسداس ؼتذ.آیی اص ػختی ت ؼثت پایی

هرتضی غالهی و ههدی دیوانداری برنج -آلوهینین دوفلسی کاهپوزیت تولید در حرارتی هحتوای و دوراى سرعت اثر

222

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

تشح-تصیغ سیضػختی دس ػشم فل ـتشن آیی 13ضکل

مزاجع -6[1] Palraj S., Subramanian G., Palanichamy S., "Galvanic Interactions

of Aluminium 3004 and α-Brass in Tropical Marine Atmosphere" Journal of Marine Science and Application, Vol. 13, No. 4, pp.

455-461, 2014. [2] Akbari M., Behnagh R. A., "Dissimilar Friction-Stir Lap Joining of

5083 Aluminum Alloy to CuZn34 Brass" Metallurgical and

Materials Transactions B, Vol. 43, No. 5, pp. 1177-1186, 2012. [3] Zareie Rajani H. R., Esmaeili A., Mohammadi M., Sharbati M.,

Besharati Givi M. K., "The role of Metal-Matrix Composite

development During Friction Stir Welding of Aluminum to Brass in Weld Characteristics, Journal of Materials Engineering and

Performance" Vol. 21, No. 11, pp. 2429-2437, 2012.

[4] Esmaeili A., Besharati Givi M. K., Zareie Rajani H. R., "A metallurgical and mechanical study on dissimilar Friction Stir

Welding of aluminum 1050 to brass (CuZn30)" Materials Science

and Engineering A, Vol. 528, No. 22, pp. 7093-7102, 2011. [5] Akbarifar M., Divandari M., "Interface Characterization of

Aluminum/Brass Bimetal Produced by Compound Casting", The

second International and The seventh Joint Conference of iranian Metallurgical engineering and Iranian Foundrymen Scientific

Societies, 2013. (in Persian فاسػی) [6] Ershov A. A., Sycheva T. A., Zasoukha P. F., "Reactional

Diffusion in Three-layer Aluminum-Brass Bimetal" Metal Science

and Heat Treatment, Vol. 19, No. 5, pp. 356-359, 1997.

[7] Fouad Y., "Characterization of High Strenght Stainless Steel/Al/Brass Composite Tri-layered Clad" Transactions of the

Indian Institute of Metals, Vol. 67, No. 6, pp. 979-988, 2014.

[8] Timisit R. S., "Interdiffusion at Bimetallic Electrical Interfaces" IEEE Transactions (Components, Hybrids, and Manufacturing

Technology), Vol. 9, No. 1, pp. 106-116, 1986.

[9] Timisit R. S., "Electrical Instabilities in Stationary Contacts : Al-

Plated-Brass Junctions" IEEE Transactions (Components, Hybrids,

and Manufacturing Technology), Vol. 11, No. 1, pp. 43-53, 1988.

[10] Timsit R. S., "Intermetallics Growth at Al/α-Brass Interfaces" Acta Metallurgica, Vol. 33, No. 1, pp. 97-104, 1985.

[11] Timsit R. S., "Electrical Instabilities in Contacts : Al/Al and

Al/Brass junctions" Proceedings of the Thirty Fourth Meeting of the IEEE Holm Conference, pp. 151-165, 1988.

[12] Esmaeili A., Zareie Rajani H. R., Sharbati M., Besharati Givi M.

K., Shamanian M., "The role of Rotation Speed on Intermetallic Compounds Formation and Mechanical Behavior of Friction Stir

Welded Brass/Aluminum 1050 Couple" Intermetallics, Vol. 19,

No. 11, pp. 1711-1719, 2011. [13] Shojaeefard M., Akbari M., Tahani M,. Farhani F., "Sensitivity

Analysis of the Artificial Neural Network Outputs in Friction Stir

Lap Joining of Aluminum to Brass" Advances in Materils Science and Engineering, 2013.

[14] Janaki Ram G. D., Robinson C., Yang Y., Stucker B. E., "Use of

Ultrasonic Consolidation for Fabrication of Multi-material

Structures" Rapid Prototyping Journal, Vol. 13, No. 4, pp. 226-

235, 2007.

[15] Frydendahl J. G., "Multilayered Composites of AA3103 and Cu Produced by Acaumulative Roll Bonding (ARB)" Master of

science Thesis, Norwegian University of Science and Technology,

2012.

[16] Nasirian N., Ranjbar K., "Microstructure Characterzation and

Mechanical properties of Al/brass Composite made via Accumulative roll bonding", In Persian, Iranian Metallurgical

Engineering Society & Iranian Foundrymen's Society, 2011.

[17] Hajjari E., Divandari M., Razavi S. H., Homma T., Kamado S., "Intermetallic Compounds and Antiphase Domains in Al/Mg

Compound Casting" Intermetallics, Vol. 23, No.1, pp. 182-186,

2012. [18] Wang G. X., Matthys E. F., "Experimental Determination of the

Interfacial Heat Transfer during Cooling and Solidification of

Molten Metal Droplets Impacting on a Metallic Substrate: Effect of Roghness and Superheat" International Journal of Heat and

Mass Transfer, Vol. 45, No. 25, pp. 4967-4981, 2002.

[19] Hajjari E., Divandari M., Razavi S. H., Emami S. M., Kamado S., "Estimation of the Transient Interfacial Heat Flux Between

Substrate/Melt at the Initiation of Magnesium Solidification on

Aluminum Substrates Using the Lumped Capcitance Method" Applied surface science, Vol. 257, No. 11, pp. 5077-5082, 2011.

[20] Jacobson L. A., McKittric J., "Rapid Solidification Processing"

Materials Science and Engineering, Vol. 11, No. 8, pp. 355-408, 1994.

[21] Daming X., Limin J., Hengzhi F., "Effects of Centrifugal and

Coriolis Forces on the Mold-filling Behavior of Titanium Melts in Vertically Rotating Molds" Research & Development, Vol. 5,

No.1, pp. 249-257, 2008.

[22] Regel L. L., Wilcox W. R., "Centrifugal Materials Processing" International Center for Gravity Materials Science and

Applications, Clarkson University, Potsdam, 1997.

[23] Watanbe Y., Watanbe S., Matsuura K., "Nickel-Aluminides/Steel Clad Pipe Fabricated by Reactive Centrifugal Casting Method

from Liquid Aluminum and Solid Nickel" Metallurgical and

Materials Transactions A, Vol. 35, No. 5, pp. 1517-1524, 2003. [24] Trejo E., "Centrifugal Casting of an Aluminium Alloy" Doctor Of

Philosophy Thesis, University of Birmingham, 2011.

[25] Rajan T.P.D, Pillai R.M., Pai B. C., "Characterization of centrifugal cast functionally graded aluminum-silicon carbide

metal matrix composites” Materials Characterization, Vol. 61, No.

10, pp. 923–928, 2010. [26] Shi-ping W., Chang-Yun L., Jing-Jie G. U., Yan-qing S., Xiu-qiao

L., Heng-zhi U., "Numerical Simulation and Experimental

Investigation of Two Filling Methods in Vertical Centrifugal Casting" Transactions of Nonferrous Metals Society of China,

Vol. 16, No. 5, pp. 1035-1040, 2006.

[27] Sarvari M., Divandari M., "Melt Behavior and Shrinkage Force Effect of Al Melt in Al/Mg Bimetal Casted via Centrifugal

Casting", Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, pp. 131-138, 2015. (in Persian )

[28] Gholami M., Divandari M., Salehi, M. T., "Experimental Study of

Effective Parameters on Production and Mechanical Properties of Al- brass Bimetal Composite", In Persian, Modares Mechanical

Engineering, Vol. 16, pp. 170-178, 2016.

[29] Pan J., Yoshida M., Sasaki G., Fukunaga H., "Metal Pipe Joining

with Aluminum Alloy by Ultrasonic Insert Casting" Materials and

Manufacturing Processes, Vol. 15, No. 6, pp. 867-881, 2000.

[30] Xiong B., Cai C., Lu B., "Effect of Volume Ratio of Liquid to Solid on the Interfacial Microstructure and Mechanical Properties

of High Chromium Cast Iron and Medium Carbon Steel Bimetal"

Journal of Alloys and Compounds, Vol. 509, No. 23, pp. 6700–6704, 2011.

[31] Xu G., Luo A. A., Chen Y., Sachdev A. K., "Interfacial

Phenomena in Magnesium/Aluminum Bi-metallic Castings" Materials Science&Engineering A, Vol. 595, pp. 154-158, 2014.

[32] Raghavan V., "Al-Cu-Zn (Aluminum-Copper-Zinc)" Journal of

Phase Equilibria and Diffusion, Vol. 28, No. 2, pp. 183-188, 2007. [33] Fujikawa S. I., "Interdiffusion between Aluminium and α-Brass"

Diffusion in Materials, Vol. 95-98, pp. 611-616, 1993.

[34] Biswas A., Siegel D. J., Wolverton C., Seidman D. N., "Precipitates in Al–Cu Alloys Revisited: Atom-probe

Tomographic Experiments and First-Principles Calculations of

Compositional Evolution and Interfacial Segregation" Acta

Materialia, Vol. 59, No. 15, pp. 6187–6204, 2011.

[35] Shoilock B. A., Grovenor C. R. M., Knowlcs K. M.,

"Compositional Studies of Ω and Ө’ Precipitates in an Al-Cu-Mg-

دیوانداری ههدی و غالهی هرتضی برنج -آلوهینین دوفلسی کاهپوزیت تولید در حرارتی هحتوای و دوراى سرعت اثر

222

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

Ag Alloy" Scripta Metallurgica, Vol. 24, No. 7, pp. 1239-1244,

1990.

[36] Wei B., Herlach D. M., "Rapid solidification of undercooled

eutectic and monotectic alloys" Materials Science and Engineering, A, Vol. 173, No. 1, pp. 357 -361, 1993.

[37] Liu X. R., Cao C. D., Weisheng B., "Microstructure Evolution

and Solidification Kinetics of Undercooled Co–Ge Eutectic Alloys" Scripta Materialia, Vol. 46, No. 1, pp. 13–18, 2002.

[38] Shiping W., Qin X., Xiang X., "The Solidified Structure and

Macrosegregation of Wedge-shaped Titanium Castings Produced by Vertical Centrifugal Casting Process" Advanced Materials

Research, Vol. 317-319, pp. 456-459, 2011.

[39] Xiong B., Cai C., Wan H., Lu B., "Fabrication of High Chromium Cast Iron and Medium Carbon Steel Bimetal by Liquid–Solid

Casting in Electromagnetic Induction Field" Materials and Design,

Vol. 32, No. 5, pp. 2978–2982, 2011. [40] Springer H., Szczepaniak A., Raabe D., "On the role of zinc on

the formation and growth of intermetallic phases during

interdiffusion between steel and aluminium alloys", Acta Materialia, Vol. 96, No.1, pp. 203–211, 2015.

[41] Viala J.C., Peronnet M., Barbeau F., Bosselet F., Bouix J.,

"Interface Chemistry in Aluminium Alloy Castings Reinforced with Iron base Inserts" Composites: Part A, Vol. 33, No. 10, pp.

1417-1420, 2002.

[42] Aguado E., Baquedano A., Uribe U., Fernández-Calvo A. L., Niklas A., "Comparative Study of Different Interfaces of Steel

inserts in Aluminium Castings", Materials Science Forum, Vol.

765, pp. 711-715, 2013. [43] Simsir M., Kumruog˘lu L. C., Özer A., "An investigation into

stainless-steel/structural-alloy-steel bimetal produced by shell

mould casting", Materials and Design, Vol. 30, No. 2, pp. 264-270, 2009.

[44] Fu H., Xiao Q., Xing J., "A Study of Segregation Mechanism in

Centrifugal Cast High Speed Steel Rolls" Materials Science and Engineering A, Vol. 479, No. 1, pp. 253-260, 2008.

[45] Srarkar S., Lohar A. K., Panigrahi S. C., "Vertical Centrifugal

Casting of Aluminum Matrix Particle Reinforced Composites" Journal of Reinforced plastics and composites, Vol. 28, pp. 1013-

1020, 2009.

هرتضی غالهی و ههدی دیوانداری برنج -آلوهینین دوفلسی کاهپوزیت تولید در حرارتی هحتوای و دوراى سرعت اثر

222

یور

فناو

م لو

عیه

شرن