magistrsko delo
Lara Einfalt (Avtor), Jože Medved (Mentor)

Povzetek

Kompoziti so skupina materialov, sestavljena iz vsaj dveh materialov, ki se razlikujeta po fizikalnih in kemičnih lastnostih. Aluminijevi kompoziti so priljubljeni lahki materiali zaradi njihovih ugodnih lastnosti, kot so odlična livnost, visoka specifična trdnost in togost, visoka odpornost proti obrabi ter dobre lastnosti pri povišani temperaturi. Proizvesti jih je mogoče s preprostimi postopki litja, ki zagotavljajo nižje stroške izdelave. Pri »in situ« izdelavi kompozita pride med postopkom izdelave do kemične reakcije, ki povzroči nastanek ojačitvenih faz, kot je Mg2Si, v aluminijevi matrici. Kompozit Al-Mg2Si je ultra lahek material, zaradi številnih odličnih lastnosti armature Mg2Si pa se danes pogosto uporablja v konstrukcijskih aplikacijah in avtomobilski industriji. Ojačitve Mg2Si, ki lahko po litju v aluminijevi matrici aglomerirajo, so pogosto grobe in nepravilne oblike, v mikrostrukturi pa se pojavijo tudi druge nehomogenosti. Posledično so lahko mehanske lastnosti kompozita bistveno slabše. Lastnosti lahko izboljšamo s homogenizacijskim žarjenjem pri 540 °C, pri katerem preko difuzijskih procesov odpravimo nizkotaljive evtektike in kristalne izceje, spremenimo obliko intermetalnih faz ter omogočimo nastanek enakomerno razporejenih, drobnih, utrjevalnih izločkov. Namen magistrskega dela je bil z meritvami specifične električne upornosti in diferenčno vrstično kalorimetrijo (DSC) zasledovati proces homogenizacije kompozita Al-Mg2Si pri 540 °C. S pomočjo programske opreme Thermo-Calc smo izračunali izopletni fazni diagram in Scheilov diagram neravnotežnega strjevanja. Sledilo je litje in priprava vzorcev za meritev specifične električne upornosti in diferenčne vrstične kalorimetrije. Izdelali smo ogrevalne in ohlajevalne krivulje DSC ter določili temperature strjevanja in taljenja posameznih faz. Po opravljenih meritvah smo z namenom sledenja mikrostrukturnih sprememb med samim procesom homogenizacije izvedli še metalografsko preiskavo. Rezultati meritev specifične električne upornosti so pokazali, da po 24 h žarjenja pri 540 °C procesi homogenizacije še niso popolnoma potekli. Krivulje DSC ne kažejo velike podobnosti s krivuljami specifične električne upornosti. Krivulje upornosti kažejo padec skozi celoten proces, medtem ko se pri krivuljah DSC po 17 h pojavi izrazit padec, ki mu sledi porast vrednosti do konca žarjenja. Svetlobna in elektronska vrstična mikroskopija sta potrdili prisotnost po termodinamičnem izračunu pričakovanih mikrostrukturnih sestavin v preiskanem kompozitu, rezultati točkovne in linijske analize EDS pa so potrdili tudi prisotnost ternarnega evtektika (?Al + ßSi + Mg2Si).

Ključne besede

»in-situ« kompozit Al-Mg2Si;homogenizacija;specifična električna upornost;DSC;mikrostruktura;

Podatki

Jezik: Slovenski jezik
Leto izida:
Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
Organizacija: UL NTF - Naravoslovnotehniška fakulteta
Založnik: [L. Einfalt]
UDK: 669
COBISS: 168072707 Povezava se bo odprla v novem oknu
Št. ogledov: 57
Št. prenosov: 25
Ocena: 0 (0 glasov)
Metapodatki: JSON JSON-RDF JSON-LD TURTLE N-TRIPLES XML RDFA MICRODATA DC-XML DC-RDF RDF

Ostali podatki

Sekundarni jezik: Angleški jezik
Sekundarni naslov: analysis of Al-Mg2Si composite homogenization with electrical resistivity and DSC measurement
Sekundarni povzetek: Composites are a group of materials that consist of at least two materials that differ in physical and chemical properties. Aluminium matrix composites are popular lightweight materials due to their favorable properties, such as excellent castability, high specific strength and stiffness, high wear resistance, and good elevated temperature properties. They can be produced using simple casting processes that ensure lower manufacturing costs. In "in situ" composite manufacturing, a chemical reaction occurs during the manufacturing process that causes the formation of reinforcing phases, such as Mg2Si, in the aluminium matrix. The Al-Mg2Si composite is an ultra-light material, and due to the many excellent properties of the Mg2Si reinforcement, it is widely used today in structural applications and the automotive industry. Mg2Si reinforcements, which can agglomerate after casting in the aluminum matrix, are often rough and irregular in shape, and other inhomogeneities also appear in the microstructure. As a result, the mechanical properties of the composite can be significantly worse. The properties can be improved by homogenization annealing at 540 °C, during which, through diffusion processes, low-melting eutectics and crystalline precipitates are eliminated, the shape of intermetallic phases is changed, and the formation of uniformly distributed, fine, hardening precipitates is enabled. The purpose of the master's thesis was to follow the homogenization treatment of the Al-Mg2Si composite at 540 °C using measurements of electrical resistivity and res scanning calorimetry (DSC). The isopleth phase diagram and Scheil diagram of non-equilibrium solidification were calculated using Thermo-Calc software. This process was followed by casting and preparing samples to measure electrical resistivity and differential scanning calorimetry. DSC heating and cooling curves were made, and solidification and melting temperatures of individual phases were determined. After the measurements, we conducted a metallographic examination to track microstructural changes during the homogenization process. The measurements of the electrical resistivity showed that after 24 h of annealing at 540 °C, the homogenization processes had not yet fully completed. The DSC curves do not show much similarity to the electrical resistivity curves. The electrical resistivity curves drop throughout the process, while the DSC curves show a marked drop after 17 h, followed by a rise in value until the end of annealing. Optical and scanning electron microscopy confirmed the presence of microstructural components expected according to thermodynamic calculation in the examined composite, and the results of point and line EDS analysis also confirmed the presence of a ternary eutectic (αAl+βSi+Mg2Si).
Sekundarne ključne besede: "in-situ" Al-Mg2Si composite;homogenization;electrical resistivity;DSC;microstructure;
Vrsta dela (COBISS): Magistrsko delo/naloga
Študijski program: 0
Konec prepovedi (OpenAIRE): 1970-01-01
Komentar na gradivo: Univ. v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fak., Oddelek za materiale in metalurgijo
Strani: XVII, 75 f.
ID: 19956554