تقصي تأثير التقوية بدقائق الألومينا على البنية المجهرية والخواص الميكانيكية لسبيكة Al-Si باستخدام التصنيع بالإضافة بالقوس الكهربائي السلكي

الباحث

نور حمود عذيب جياد

المشرف

علي هوبي حليم; باسم محسن محمد الزبيدي

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

هندسة المواد / هندسة المعادن

الشهادة

ماجستير

السنة

2023

لغة الرسالة

E

الكلمات المفتاحية

التصنيع بالإضافة;القوس الكهربائي السلكي;الألومينا;سبيكة Al-Si

يعتبر التصنيع بالإضافة باستخدام القوس (WAAM) احد الطرق الشائعة لتقنيات الطباعة الثلاثية الابعاد للمعادن والتي توفر العديد من ail gill بما في ذلك معدل الترسيب العالي والسعر المنخفض نسبياً والكفاءة في تحضير الأجزاء المعقدة ،على الرغم من ان (WAAM) قد أثبتت قدرتها على تلبية متطلبات تصنيع المكونات ذات الأحجام المتوسطة إلى الكبيرة المصنوعة من الألومنيوم المستخدمة في صناعة السيارات والصناعات الأخرى ذات الصلة.الا انه حالياً لا يمكن استخدام هذه التقنية كأجراء أنتاج كامل بسبب بعض المشكلات العملية مثل الخواص الميكانيكية غير المتطابقة ووجود اجهادات متبقية عالية . تُقدم تقنيات التصنيع بالإضافة مزايا جديدة وواعدة مع المواد المركبة المعدنية (MMCs) كحل لبعض هذه التحديات. هذا البحث يدرس تأثيير إضافة مواد سيراميكة (أوكسيد الالمنيوم) بنسب مختلفة الى سبيكة الألومنيوم 4043 على الخواص الميكانكية والبنية المجهرية .تمت إضافة الدقائق السيراميكية الى سبيكة الألومنيوم 4043 عن طريق السباكة (stir casting) ثم تمت درفلة المواد للحصول على الأسلاك المطلوبة بقطر (2.5) مم تم استخدام مكينة لحام (TIG) وجهاز تم تصنيعه خصيصا لهذه الدراسة لبناء جدران بابعاد )250 )ملم مع سمك شوط واحد ، تم استخدام سبيكة الألومنيوم()17000) بابعاد (300,150,15)ملم كركيزة لبناء الجدران الثلاثة. اظهرت نتائج هذه الدراسة ان الجداران المصنعة بدون إضافة و4120 تحتوي على بنية مجهرية مميزة حيث تنتقل بين الحبيبات الخشة في المنطقة السفلية من الجدار الى الحبيبات الطولية فى المنطقة الوسطية وأخيرا الحبيات الناعمة فى المناطق العليا ، ان إضافة الدقائق السيراميكة تعزز الانتقال من الحبيبات الطولية الى الحبيبات المتساوية المحاور بالإضافة الى تنعيم الحبيبات بشكل كبير ،كان لاختلاف نسبة و8120 المضافة تأثيير كبير على البنية المجهرية للطبقة المترسبة حيث عند إضافة نسبة (96)5 تحول الهيكل Ges من حبيبات عمودية الى حبيبات حشنة بينما عند إضافة نسبة )10(% من 81203 فان aaa الحبيبات انخفض تدريجيا واصبح توزيعها اكثر توازنا .اظهرت مستويات الصلادة اختلافات واضح من منطقة الى أخرى في نفس العينة ومن عينه الى أخرى مع إضافات الالومينا المختلفة يمكن ان يعزى هذا الى الاختلافات في البنية المجهرية ، Gal إضافة و2120 الى تقليل الفروق في مستويات الصلادة بين المناطق المختلفة . مع زيادة نسبة و8120 يقل الفرق في الصلادة حتى تتساوى القيم تقريبا .علاوة على ذلك زيادة المستوى العام للصلادة بزيادة الكسر الحجمي للالومينا .اظهرت العينات العمودية والافقية للجدار المحضر بدون إضافة و8120 اختلافا واضحا في سلوكها تحت اختبار الشد ، مع ذلك انخفض هذا الاختلاف بشكل كبير مع إضافة جزيئات الالومينا ،ومع زيادة نسبة جزيئات الالومينا الى 9610 اصبح سلوك العينات الافقية والعمودية متقارب جداً.

Wire-arc additive manufacturing (WAAM) is a common metal 3D printing technique that offers several benefits, including the high rate of deposition, relatively low price, and efficiency to prepare complex parts. WAAM has demonstrated its ability to meet the demands of manufacturing components on medium-to-large sizes made of aluminium for the automotive and other related industries. Even though that, it cannot currently be used as a complete production procedure due to some practical issues such as mechanical properties that are not matched and the presence of significant residual stresses. The additive manufacturing (AM) technologies offer promising new benefits with the Metal Matrix Composite (MMCs) as a solution for some challenges. This dissertation studies the effect of adding ceramic particles (Al2O3) with different percentages to the Al-5Si alloy (type 4043) on the mechanical and microstructural properties. These reinforcement particles were added to the Al-5Si alloy, and the composite material was prepared by stir casting. The material was then rolled to get the required wires with a diameter of (2.5) mm.TIG welding machine and WAAM device were developed especially for this study to build 3D walls with dimensions of (250,110) mm with single-pass width. An Al-alloy (1xxx) with dimensions of (300x150x15) mm was used as a substrate to build three walls. The results of this study showed that the deposit 4043 Al-alloy without Al2O3 has a distinctive microstructure transition coarse grain, columnar, and fine at the bottom, middle, and upper regions of the wall respectively. The alumina addition promoted the columnar to equiaxed grain transition, and the grains were significantly refined; the variation of the Al2O3 fraction had a great influence on the microstructure of the deposited layer. When 5 % Al2O3 particles were added, the structure gradually transformed from columnar grains to coarse grains; when 10% Al2O3 particles were added, the grain size gradually decreased and became more evenly distributed. The hardness levels showed significant differences from one region to another (32-63)HV for the same sample and from one sample to another with different Al2O3 particle additions This can be attributed to the differences in the microstructure. The addition of alumina particles decreased the differences in hardness levels between different regions. As the fraction of Al2O3 particles is increased, the difference in hardness decreases until the values are almost equal. Furthermore, the overall level of hardness increased by increasing the fraction of Al2O3 particles. The vertical and horizontal specimens of the prepared wall without adding alumina particles showed a clear difference in their behaviour under the tensile test. Nonetheless, this difference decreased significantly with the addition of alumina particles, and with the increase of the percentage of alumina particles to 10%, the behaviour of the horizontal and vertical samples became very close.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب