Laser Surface Alloying and Impregnation with Ni AndSiC on Some Al-Si Alloys

الموضوعات

علوم بحتة وطبيعية

الملخص

The currt work is pt of a geral study being undertak to investigate the effect of laser surface impregnation of some ne eutectic biny Al-Si alloys with ceramic pticles on the structure and some mechanical properties of these alloys. Two alloy compositions, Al-8%Si and Al-12%Si have be preped. Discs of these as cast alloys have be used as substrates for laser beam processing. Pulsed Ruby laser of power dsity ~ 3x105 W/cm2 has be used to impregnate SiC powder of three differt pticle sizes into the substrate surface. In one series SiC alone was mixed with a special glue and used to coat the substrate surface. In the second series SiC was blded with Ni powder before being mixed with the glue. The substrates were subjected to laser radiation of fixed power (88 W) but differt number of shots (1, 2, 4, and 8). The laser affected zones, (LAZ), have be metallographically studied on sections passing through the LAZ diameter perpdicul to the irradiated surface. Microhdness measuremts were performed across the LAZ and into their depth. Represtative specims of specific dimsions were subjected to laser shots forming sque pattern and used to study their we performance using the pin on disc technique. X-ray diffraction patterns of the laser treated specims have be also studied. The results revealed complete dissolution of Si into the aluminum matrix in both substrate alloys. The homogeity of the structure and mechanical properties has be improved with increasing the Si contt of the substrate alloy (towds the eutectic composition) and with the number of laser shots, but slightly deteriorated with Ni additions. The incorporation and petration of SiC pticles into the substrate surface increased with increasing the number of shots and with Ni additions. These same factors were found to favor the formation of new inter-metallic phases which may additionally hd the structure. Laser remelting has almost doubled the microhdness in the LAZ. The number of shots did not affect the average hdness of the LAZ, but Ni additions increased it by 11-15%.The relative we resistance of the laser treated substrates showed mked increase with the Si contt, the SiC pticle size and Ni additions. X-ray diffraction revealed noticeable decrease in the lattice pameter of the matrix Al solid solution indicating intsive super-saturation of the Al- matrix by Si.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

0eac43a4-fff5-41a3-8915-e7cbe095462c

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

Pdf/Text

أسماء الملفات

1644188_1.pdf

بيانات النشر

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"المدني أبوالقاسم دخيل","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"محسن الرخيص","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"}]

اللغة

Arabic

المصدر والدورية

اسم المصدر

Laser Surface Alloying and Impregnation with Ni AndSiC on Some Al-Si Alloys

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

3

ترجمة الملخص

يعتبر هذا البحث جزء من مشروع شامل يهدف لدراسة وتحسين الخواص الميكانيكية السطحية لمنظومة سبائك الألومنيوم – سيليكون، التي تقسم في العادة إلى ثلاث مناطق مختلفة في الخواص وأيضاً في التركيب من حيث نسبة تركيز السيليكون وهي:Hypoeutectic, Eutectic, Hypereuticticويعزى السبب في ذلك لخواص سبائك الألومنيوم– سيليكون المفيدة كخفة الوزن و سهولة السباكة لذا فهي تعتبر من المواد الجديدة المستعملة بشكل كبير في الصناعات الفضائية، كالمركبات الفضائية و الطائرات وتدخل أيضاً في صناعة قطع المحركات الداخلية كالمكابس وغيرها. ما يحد من إستخدام هذه المواد في هذه الصناعات هو إنخفاض الصلادة ومقاومة التلف لسطوحها. الهدف من وراء هذا البحث هو تحسين هذه الخواص لسطوح السبائك التالية: Hypoeutectic Al-8%Si alloy., Eutectic Al-12%Si alloy وذلك بإستعمال المعالجة السطحية الليزرية. تم في البداية تحضير السبائك المذكورة المرغوب دراسة وتحسين الخواص الميكانيكية لسطوحها، وذلك بإستخدام فرن الصهر (Cbolite – England) الذي يعمل بدرجة حرارة قصوى (1100oC) وبعد إنجاز عملية السباكة تم تجهيز العينات بالطرق المعتادة : قطع، تجليخ، تلميع …الخ. أستخدم شعاع ليزر الياقوت (Ruby Laser) بكثافة قدرة (~ 3x105 W/cm2) لتحسين مقاومة التلف والصلادة لسطوح السبائك المذكورة وذلك بإجراء ثلاث معالجات مختلفة: تعديل التركيب السطحي بواسطة الصهر السريع للسطح عن طريق شعاع الليزر ثم التبريد السريع الذاتي (Self-quching) للطبقة السطحية لسبائك الألومنيوم– سيليكون المذكورة. حقن (Impregnate) سطوح السبائك بقطع كربيد السيليكون ((SiC وذلك بإدخال القطع المثبتة على سطح السبيكة إلى أعماق محددة، أثناء صهر سطح السبيكة بواسطة الشعاع الليزري، وقد أستخدمت ثلاث أحجام مختلفة من هذه القطع لدراسة تأثير كل حجم في تحسين مقاومة التلف للسطح. إجراء عملية سباكة سطحية بإستخدام شعاع الليزر بإضافة عنصر النيكل الذي أعد على هيئة مسحوق مثبت على سطح السبيكة، حيث يذوب النيكل أثناء عملية ذوبان سطح السبيكة وتتم عملية الدمج بوجود قطع كربيد السيليكون في نفس الوقت، وبعد عملية التصلب الســريع (Rapid Solidification) يتم الحصول على طبقات ذات سطوح تتمتع بمقاومة تلف عالية وصلادة مرتفعة. تم دراسة الصلادة كدالة في عدد النبضات على المنطقة المعالجة. للوقوف على المكونات الكيميائية للعينات المستعملة قبل المعالجة، تم إجراء إختبار التحليل الكيميائي للسبائك بإستخدام جهاز(Metal Analyzer 3460 – B)، أيضاً تم إجراء إختبار حيود الأشعة السينية (X-Ray diffraction) للسبائك المعالجة. وبعد أن قطعت العينات المعالجة عرضياً عند مركز التأثير الليزري تم تصوير سطوح السبائك المعالجة و الغير معالجة بعد تجهيزها لهذا الإختبار (تجليخ – تلميع وإظهار كيميائي)، تمت عملية التصوير بإستخدام ألة تصوير فوتوغرافي من نوع (Aristomet)مثبتة على مجهر ضوئي ذو إمكانية تكبير تصل إلى1000 مرة. الهدف من ذلك هو معرفة التركيب السطحي الدقيق وإمكانية ملاحظة التغيرات التي طرأت على هذه السطوح وربما ظهور أطوار جديدة نتيجة للمعالجة الليزرية. لدراسة التحسن في قيمة الصلادة في المنطقة المعالجة كدالة في عمق التأثير الليزري من جهة وتغيرها أفقياً تحت السطح بعمق ~ 25 ميكرومتر، أجريت قياسات الصلادة بإستخـدام جـهاز (Micromet II)، وتشير النتائج إلى أن الصلادة تزداد بشكل عام نتيجة المعالجة بالليزر، إلا إنها تتناقص مع زيادة العمق عن السطح. كما أستعمل جهاز (disc Pin – on -، لدراسة التحسن في مقاومة التلف للسطوح المعالجة بمقارنتها بالسطوح غير المعالجة وذلك كدالة في حجم قطع كربيد السيليكون، وتشير النتائج إنه كلما زاد حجم القطع المذكورة زادت مقاومة التلف. أخيراً أجريت مقارنة في كل من إختبارات الصلادة ومقاومة التلف بين العينات التي بدون نيكل وأخرى بعد إضافة النيكل إلى سطحها عن طريق المعالجة الليزرية، و أتضح إن وجود عنصر النيكل يحسن في نتائج كل من الصلادة ومقاومة التلف.

كلمات الباحثين

Laser Surface Alloyin

إشراف وإعداد

الإشراف

المدني أبوالقاسم دخيل

الإعداد

محسن الرخيص

الاقتباسات الببليوغرافية