سرمد عماد ابراهيم90-78 Al-Khwarizmi Engineering Journal Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol. 7, No. 1, PP 78 – 90 (2011) على بعض الخواص ) ZrO2(والزركونیا ) Al2O3(دراسة تأثیر إضافة دقائق كل من االلومینا )Al-Si-Mg(المیكانیكیة لمتراكبات ذات أساس من سبیكة حسین إبراھیم دسرمد عما الجامعة التكنولوجیة/ قسم ھندسة المواد srmade@yahoo.com: االلكتروني البرید ) (Receive 23 November 2010; accepted 2 June 2011 الخالصة وھمـا دقائق االلومینا بحجـم ) (Al - Si - Mgیرامیكیـة في الخواص المیكـانیكیـة لسبیكـة یتنـاول البحـث دراسـة تأثیـر إضافـة نوعیـن مـن المـواد الس بنسب وزنیة وإضافتھا إلى السبیكة )20µm>P.S≥0.1µm( ودقائق الزركونیا بحجم حبیبي یتراوح بیـن) 0.1μm 20μm>P.S≤(حبیبـي یتراوح بیـن )0.2 ,0.4 ,0.6 ,0.8and 1% .(باكة بالمزج في تصنیع المادة المتراكبة باستخدام تقنیة الدوامة والتي تعمل على سحب الدقائق إلى داخل طریقة السب توتم والتعتی ق االص طناعي عن د ) (C˚520وتم بعد ذلك إجراء المعاملة المحلولیة للعینات عند درجة ح رارة . المنصھر المعدني وتوزیعھا خاللھ بشكل متجانس ت م ). (8hrحیث لوحظ أن قیم الصالدة للسبیكة األساس تزداد مع مدة التعتیق لتصل إلى أعلى قیمة لھا عند م دة . رات مختلفةفي فت) (C˚170درجة حرارة للنم اذج المعامل ة المتمثلة بفحص الشد والصالدة والبلى عند قیم الصالدة العظمىو المنتجة إجراء الفحوصات المیكانیكیة للسبیكة األساس والمادة المتراكبة وان الزیادة الحاصلة في قیم الصالدة للسبیكة المقواة بدقائق االلومینا اكبر ).%1(ولغایة حیث وجد ان قیم الصالدة تزداد مع زیادة النسب المضافة. حراریُا أعلى مما ھي علیھ في السبیكة األساس أما نتائج فحص الشد فقد بینت ان مقاومة الشد والخضوع للمادة المتراكبة. المقواة بدقائق الزركونیا قیم الصالدة من ثم تسلك سلوكًا مغ ایرًا لكنھ ا تبق ى محافظ ة عل ى ق یم أعل ى مم ا ھ ي علی ھ ف ي ) (%0.6وتزداد ھذه القیم مع زیادة النسب الوزنیة للدقائق المضافة والى حد وان الزیادة الحاصلة . اضھا مع زیادة النسب الوزنیة للدقائق المضافةفي حین تنخفض قیم المطیلیة مقارنة مع السبیكة األساس ویزداد انخف, السبیكة األساس في حین أن قیم المطیلیة للسبیكة المقواة بدقائق . في قیم مقاومة الشد ومقاومة الخضوع للسبیكة المقواة بدقائق االلومینا اكبر من تلك المقواة بدقائق الزركونیا وان , كما أدى إضافة دقائق الزركونیا وااللومینا إلى تقلیل معدل البلى للسبیكة األساس مع تغیر الحمل المس لط . ناالزركونیا اكبر من المقواة بدقائق االلومی أثبت ت .وان النقصان الحاصل في قیم معدل البلى للسبیكة المقواة بدقائق االلومینا اكبر من المقواة بدقائق الزركونیا. النقصان یزداد مع زیادة النسب المضافة ف ي ك ل م ن الس بیكة األس اس والم ادة المتراكب ة بینم ا أدت المعامل ة الحراری ة إل ى ظھ ور ) (AlFeSiت ائج فح ص األش عة الس ینیة ظھ ور الط ور الث انوي ن ال دقائق فض ًال ع ن ظھ ور , سن واضح فـي الخ واص المیكانیكی ـة التي أدت إلـى تحولسبیكة األساس ل البنیة المجھریة في) (Mg2Siو ) ( Mg2Alاألطوار والتي كان ت بش كل حبیب ات ناعم ة ومتجانس ة نوع ٌا م ا مقارن ُة بكب ر الحبیب ات ف ي البنی ة المجھری ة للس بیكة لمادة المتراكبةل المجھریة بنیةالالسیرامیكیة في .االساس .اختبار البلى ، اختبار الشد، الحشوات السیرامیكیة، المواد المتراكبة :المفتاحیة لكلماتا دمة المق .١ ذي ش ھده الع الم ف ي كاف ة نتیج ة للتط ور الص ناعي الكبی ر ال سعى العلماء والباحثون إلى أیجاد بدائل مختلف ة للم واد , المجاالت حی ث تحت اج العدی د م ن , ت االس تخدامات الص ناعیة المتع ددة ذا التطبیقات الھندسیة إلى مزیج من الخواص المالئمة الت ي ال یمك ن كالس بائك والل دائن ( اد الھندسیة األساسیة الحصول علیھا من المو ومن أھم ھذه الخواص ھي المقاومة النوعی ة العالی ة ) والسیرامیك ومعامل المرونة النوعي العالي والجساءة العالی ة والمتان ة وقابلی ة .[1]التشكیل أن التط ورات رك زت ومن ذ عق د الس بعینات ص وب األلمنی وم اس ع ف ي ش تى المج االت وس بائكھ كم واد أس اس وعل ى نط اق و اذ یعد من أوسع المع ادن الالحدیدی ة اس تعماًال , المدنیة والعسكریة وتع د س بائك األلمنی وم . النھ الثاني بعد الصلب استھالكا في العالم من السبائك المھمة جدا لما لھا من استعمال واس ع ف ـي العدی د م ن ككثافتھ ا حقول التكنولوجیا وذل ك المتالكھ ا العدی د م ن الممی زات الواطئ ة ومقاومتھ ا الجی دة للتآك ل وتوص یلھا الح راري الع الي وتتعرض سبائك . [2]وقابلیتھا الممتــازة للتشغیل وللصب وللحام األلمنیوم المستخدمة ف ي الص ناعات المختلف ة وخصوص ًا ص ناعة الطائرات إلى انخفاض مقاومتھا عند تعرضھا إلى ظ روف العم ل وتع د تقنی ة إض افة . ج ات الح رارة العالی ة وبتحمی ل ع اٍل وعن د در الم واد الس یرامیكیة إل ى الس بائك المعدنی ة ومنھ ا س بائك األلمنی وم مرغوب ة اقتص ادیًا إلنت اج الم واد المتراكب ة ذات األس اس واضـح في لما تضفي علـى المادة مـن تحسـن) MMCs(المعدني مت از العدی د ت. [3]عن د درج ات الح رارة العالی ة يالمیكانیك أدائھا م ن الم واد المتراكب ة وب األخص ذات األس اس المع دني والمق واة اص الت ي نال ت الكثی ر م ن ب المواد الس یرامیكیة ب الكثیر م ن الخ و لذلك كانت ھناك حاجة ماسة لفھم طبیعة التص رف لھ ذه , االھتمام .[4]المواد وتأثیرھا في خواص المادة المتراكبة تص نیع ھ ذه الم واد ھ ي غی اب أن أھم الصعوبات التي تواجھ لذلك یعد تحدی د طریق ة , التبلل بین السبائك المعدنیة وطور التقویة التص نیع م ن أھ م متطلب ات نج اح اس تخدام الم واد المتراكب ة ذات mailto:srmade@yahoo.com 2011)( 78 - 90 ، صفحة3، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد حسین إبراھیم دمد عماسر 79 األساس المعدني المق واة ب المواد الس یرامیكیة وذل ك لع دم مالءم ة الدراس ات طرائ ق الس باكة التقلیدی ة مم ا أدى إل ى قی ام الكثی ر م ن . حول أیجاد سبل جدیدة لتصنیع المواد المتراكبة وحتى یومن ا ھ ذا وتع د ك ل م ن طریق ة تقنی ة المس احیق والس باكة ب المزج م ن أھ م التقنی ات المتبع ة إلمكانی ة الحص ول عل ى توزی ع متج انس لل دقائق السیرامیكیة خالل األرضیة وبالت الي الحص ول عل ى االس تمراریة .[5]المطلوبة للخواص وفیما یأتي استعراض لعدد من البح وث الت ي اھتم ت ب المواد .المتراكبة وتطویرھا ت أثیر إض افة Mustafa [6]درس الباح ث 1995فف ي ع ام حی ث , )Al-22%Si(ألیاف من االلومینا ف ي مع دل البل ى لس بیكة تم ت إض افة ألی اف االلومین ا إل ى الس بیكة باتب اع تقنی ة الس باكة إضافة ألیاف االلومینا إلى زیادة الحمل المطلوب ت دي اذبالضغط من حمل االنتق ال إل ى حم ل البل ى الش دید ألكث ر م ن ث الث م رات . مقارن ة م ع الس بیكة األس اس وتقل ل أیض ًا م ن معام ل االحتك اك ویبقى معدل البلى الذي یتم عنده االنتقال من البلى االوكسیدي إلى والس بیكة المض اف ألیھ ا ألی اف البلى الشدید ثابتًا للسبیكة األس اس .الذي یتم عنده االنتقال یكون مختلفًا تمامًاااللومینا إال أن الحمل ت أثیر المجانس ة 1998ع ام [11]كم ا درس ت الباحث ة أس راء الحراری ة ف ي مقاوم ة البل ى لس بیكة األلمنی وم الحاوی ة عل ى )16%Si .( ود وأظھرت النتائج تحسنًا في مقاوم ة البل ى وذل ك یع ئق إلى تحول دقائق السلیكون من الشكل ذي الحافات الحادة إلى دقا فضًال عن أن معدل البلى یق ل بزی ادة , مستدیرة تقریبًا بعد المعاملة .سرعة االنزالق [7]وآخ رون Smagorinskiوف ي نف س الع ام ق ام الباح ث بدراس ة الخ واص المیكانیكی ة لم ادة متراكب ة ذات أس اس م ن دعم ة بم زیج م ن الحبیب ات الس یرامیكیة ومحض رة األلمنی وم وم وق د تب ین أن , بتقنیت ي میتالورجی ا المس احیق وال رش بالبالزم ا الخ واص المیكانیكی ة والفیزیائی ة تك ون أفض ل للم ادة المتراكب ة ل المحضرة بتقنیة میتالورجیا المساحیق مثل معامل المرونة ومعام .التمدد الحراري 2000ع ام Perez & Yawny [8]كم ا وق ام الباحث ان بدراسة خاصیة متانة الكسر لنوعین من المواد المتراكب ة المعدنی ة م ـن م ادة ) %15(مق واة بنس بة ) Al-Si-Mg(األول ى س بیكة , من كاربید ) %15(مقواة بنسبة ) Al-Si(والثانیة سبیكة , األلومینا الس لیكون وأجری ت عملی ة تلدی ـن للم ادتین عن د درج ة ح رارة )340˚C ( ومدة)24hr (وتوصال . وتم أجراء اختبار متانة الكسر إل ى أن أج راء المعامل ة الحراری ة تحس ن م ن قیم ة متان ة الكس ر وكذلك اإلجھاد المطلوب لنمو تقدم الشق یكون ذا قیمة عالیة ولیس . ھناك تأثیر لدرجة حرارة االختبار على قیم متانة الكسر م ادة متراكب ة [12] حض ر الباح ث ح ازم ) 2001(وف ي ع ام )Al - 4%Cu -Al2O3 - MgO ( دق ائق ودرس ت أثیر اض افة وبالت الي ) Al – Cu(تبللی ة االلومین ا م ع الس بیكة ف ي المغنیس یا ھ رت النت ائج ان ظبع ض الخص ائص المیكانیكی ة وا ف يثیرھ ا أت -Al2O3(افض ل نس بة مغنیس یا مض افة ال ى خل یط المس حوق MgO ( كان ت بنس بة)ب ان مقاوم ة الش د القص وى والح ظ %) 14 هبعد) %0.5wt(والصالدة تزداد مع زیادة نسبة االلومینا الى حد مغایرا ولكنھا تبقى عند قیم اعلى مما علی ھ ف ي تسلك المادة سلوكُا الس بیكة االس اس، بینم ا تق ل المطیلی ة باس تمرار م ع زی ادة نس بة الحبیبي وعالوة على ذلك وجد ان زیادة الحجم. االلومینا المضافة دي الى نقصان في مقاومة الشد القصوى والصالدة بینم ا ت زداد ؤی المطیلی ة م ع زی ادة الحج م الحبیب ي ولكنھ ا تبق ى اق ل م ن مطیلی ة .المادة االساس بانت اج م ادة متراكب ة [13]وفي العام ذاتة ق ام الباح ث ع دنان وبتقنی ة الس باكة ) Al – 4.5 % Cu – 1.5% Mg( ذات اس اس حراریةشتیت دقائق االلومینا فیھا ومن ثم اجراء معاملة حیث تم ت ساعة، ثم اج ري ) 1(ولمدة ) 515C°(محلولیة عند درجة حرارة وبازمان مختلفة واس تنتج ان ) 190C°(التعتیق عند درجة حرارة اضافة االلومینا یؤدي الى زیادة الصالدة ونقصان معدالت البلى، ب ة للوص ول ال ى اقص ى ص الدة التعتی ق المطلو م دة كما الحظ ان زداد م ع زی ادة االلومین ا، وم ن خ الل فح ص البنی ة المجھری ة ت باستخدام المجھر االلكتروني الماسح تبین ان االلومین ا تت وزع ف ي كما الحظ من . سبیكة االساس بشكل متجانس على الحدود البلوریة ترس ب خالل فحص حیود االشعة السینیة نقص ان نس ب الط ور الم )Cu Al2 (مع زیادة نسب االلومینا. بتحضیر سبیكة [14]قامت الباحثة میرفت ) 2005(وفي عام )Al-4%Cu-1.5%Mg ( وتقویتھ ا ب دقائق م ن م ادة الزركونی ا )ZrO2 ( مقاوم ة توبكس ر وزن ي وحج م حبیب ي مختلف ین ودرس الشد والمطیلیة والصالدة لتل ك الم ادة المتراكب ة وق د بین ت النت ائج كل من الصالدة ومقاومة الشد مع زیادة نسبة الزركونیا ازدیاد قیم ث م تس لك الم ادة س لوكا مغ ایرا ) % wt 3.5(المض افة ال ى ح د ولكنھا تبقى عند قیم اعلى مم ا ھ ي علی ة ف ي الس بیكة االس اس ف ي حین لوحظ ان قیم المطیلیة تقل باستمرار مع زیادة نسبة الزركونیا ي لدقائق الزركونیا على الخواص ثیر الحجم الحبیبأاما ت. المضافة قلیالًَ في ق یم مقاوم ة الش د اًَالمیكانیكیة فقد لوحظ ان ھناك انخفاض والصالدة مع زیادة الحجم الحبیب ي ل دقائق الزركونی ا بینم ا ھنال ك زیادة قلیلة في قیم المطیلیة مع زی ادة الحج م الحبیب ي ولكنھ ا تبق ى .اقل مما ھي علیھ في السبیكة االساس الھدف من البحث .٢ دراسة تص نیع م واد متراكب ة بطریق ة الس باكة ب المزج وذل ك -١ بإضافة نوعین مختلفة من الم واد السیرامیكیـ ـة وھ ـي دق ائق ) (Al- Si-Mgالزركونی ا ودق ائق االلومین ا إل ـى سبیكــ ـة ). and 1 % 0.2, 0.4 0.8, 0.6 ,( وبنسـب مختلفـة میكیة الم ذكورة ف ي اع اله دراسة تأثیر اض افة الم واد الس یرا -٢ على الخواص المیكانیكیة للسبیكة االساس والمتمثلة بخواص .الشد والبلى والصالدة دراس ة أط وار التقوی ة الناتج ة بع د المعامل ة الحراری ة -٣ للسبیكة األساس والم ادة المتراكب ة ع ن ) االصالد بالترسیب( . طریق فحص حیود األشعة السینیة ی ة لك ل م ن م ادة االس اس والم ادة البنی ة المجھر دراس ة -٤ .المتراكبة المنتجھ بأستخدام المجھر البصري الجزء النظري .٣ والصناعي بشكل كبیر على التقدم ) التكنولوجي(یعتمد التطور في إنت اج الم واد الھندس یة ونتیج ة ل ذلك ظھ رت الحاج ة لتع ویض زمنیة المواد الھندسیة التقلیدیة التي استخدمت في الصناعة فترات طویل ة بم واد بدیل ة تحم ل ص فات ھندس یة عالی ة تتف وق بھ ا عل ى كص ناعة ,المواد التقلیدیة وذلك الستغاللھا في مختلف الص ناعات الس یارات والط ائرات والس فن والص ناعات الكھربائی ة والمع دات .[2]الریاضیة كالمعادن (ومن خالل دراسة خواص المواد الھندسیة المختلفة لوحظ وج ود تب این ف ي خ واص تل ك الم واد ) واللدائنوالسیرامیك م ن حی ث المقاوم ة والمتان ة واللدون ة وتحم ل درج ات الح رارة ونتیج ة لم ا تق دم ظھ رت . [3]والموص لیة الكھربائی ة وغیرھ ا الحاجة إلى إنتاج م واد تجم ع الص فات الھندس یة المش تركة للم واد تمت از بھ ا الس بائك الھندسیة مثل المقاومة والمتانة والصالدة الت ي 2011)( 78 - 90 ، صفحة3، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد حسین إبراھیم دمد عماسر 80 وخف ة ال وزن والمقاوم ة الكیمیائی ة الت ي تمت از بھ ا الل دائن وك ذلك . تحمل درجات الحرارة العالیة التي تمتاز بھ ا الم واد الس یرامیكیة Composite(ل ذلك ت م االتج اه إل ى إنت اج الم واد المتراكب ة Materials ( التي تعرف بأنھا المواد الناتج ة م ن دم ج م ادتین أو كثر مختلفتین إلعطاء مزیج من الخ واص المیكانیكی ة والفیزیائی ة أ أي أنھ ا . والكیمیائیة ال یمكن الحص ول علیھ ا م ن الم واد األص لیة م ن تحمل الصفات المرغوبة في المواد المكونة لھا وتلغي أو تحد .[4]تأثیر الخواص غیر المرغوبة الجزء العملي .٤ راس ة إل ى الم ادة األس اس تقسم المواد المس تخدمة ف ي ھ ذه الد ومواد التقویة حیث إن مادة األساس المستخدمة في ھذا البحث ھي لم ا تتمی ـز ب ھ م ن خ واص وتطبیق ات عل ى ) (Al-Si-Mgسبیكـة وت م اس تخدام ن وعین م ن الم واد السیـرامیكی ـة , نط اق واس ـع وإضافتـھا إلیھا بنس ـب مختلف ـة ودراس ـة تأثیرھ ـا عل ى الخ واص نظـرا لما تتمیـز بـھ ھذه الدقائـق من خواص میكانیكیـة المذكـورة وقد تم إجراء عملیة تجفیف للمساحیق قبل االستخدام إلزالة . عالیة ) (C˚500الرطوبـة الموجـودة عل ى س طحھا عن د درج ة ح رارة : لتحسین قابلیة الترطیب عند إضافتھا للسبیكة األساس وھما a- دقائق االلومینا)Al2O3( :ـم استخدام مسحـوق ناع ـم حیـث ت مـن دقائق االلومینا المختب ـري وبحج ـم دق ائق یت راوح ب ین 0.1μm) 20μm > Particle Size≥ .( b- دقائق الزركونیا)ZrO2( : حیث تم استخـدام مسح ـوق ناع ـم م ن دق ائق الزركونی ا المختب ـري وبحج م دق ائق یت راوح ). ≤0.1μm) 20μm > Particle Sizeبین ) (Al-7%Si-0.3%Mgیـ ـر السبیكـ ـة األسـ ـاس ت م تحض وبكتل ة معلوم ة داخ ل ) (Al-12%Siوذلـ ـك بصھـ ـر سبیكــــ ـة بودق ة م ن كاربی د الس لیكون وباس تعمال ف رن كھرب ائي ذو فوھ ة ) (C˚750حیث اجریـت عملی ة الص ھر عن د درج ة ح رارة . علیـا لت ام وبعد التأكد م ن ح دوث الص ھر ا , لضمان إتمام عملیة الصھر إلى السبیكة لغ رض تقلی ل ) (%99.99یتم إضافـة األلمنیوم النقي نس بة الس لیكون إل ى النس بة المطلوب ة م ع التحری ك المس تمر ث م إض افة المغنیس یوم إل ى داخ ل المنص ھر بع د أن ت م . للمنص ھر تھیئتـھ بشكل حبیبات صغیـرة وبنقاوة عالی ة ج دًا وتغلیف ھ برق ائق ع اتصالھا مع الھ واء تفادی ًا لح دوث عملی ة من األلمنیوم بشكل یمن األكس ـدة وتغم ر داخ ل المنص ھر م ع تثبی ت الف رن للحف اظ عل ى ث م , سیولة المنصھر لحین اكتمال ذوبانیة المغنیسیوم مع المنصھر م ع , تت ـم مجانس ـة المنص ھر بواسط ـة قض یب م ن الكراف ـیت كلوری د ث م إض افة . التحریـك المستمر للمنصھ ـر لحی ـن التجان ـس بشكل مسحـوق إلى المنصھر حیث یعمل عل ى ) (AlCl4األلمنیوم طرد الغازات وإزالة الخبث نتیجـة لتفاعلـھ مع المنصھر وتكوی ـن , طبقة الخبث التي تعلو سطح المنصھ ـر والت ي ت زال م ن الس طح بعدھا تتم عملیة صب منصھر السبیكـة في قالب اسطواني الشكـل م ع مالحظ ـة ) (130mmوارتف اع ) (15mmم ن الف والذ بقط ر لمنع ح دوث ) (C˚250التسخین المسبـق للقالب إلى درجة حرارة وبعد تجمد المنصھر بش كل ت ام تخ رج . التبرید المفاجئ للمنصھر وأجری ت , الص بة م ن القال ب للحص ول عل ى السبیك ـة األس اس مبین عملیة التحلیـل الكیمیائـي للسبیكة األساس وكانت النتیجة كما .1)(في الجدول تحضیـــر المـادة المتراكبـــة بـطریقـــة السباكــة ب المزج وتم Stirring Casting) ( وباس تعمال تقنی ة الدوام ةVortex Technique) ( وعلیــھ ت م تقطی ـع السبیكـ ـة األس اس إل ـى قطـ ـع صغیـرة لغـرض تحدیــد الـوزن المطـلــوب منھـ ـا استنـ ـادا إل ـى ر الوزنــي لمادة التقویــة لكــل مـن دقائق الزركونیا ودق ائق الكسـ ). (and 1% 0.8, 0.6, 0.4, 0.2االلومینا وللنســب المطلوبـ ـة ثم تم وض ع القط ع الموزون ة داخ ل البودق ـة وادخل ـت إل ى الف رن لضم ـان ) (C˚750الكھربائـي الذي تم تثبیت ـھ عن د درج ة ح رارة ولتجان ـس توزی ـع دقائ ـق الم ـواد . كام ـل انصھار السبیكـة بشكـل السیرامیكی ـة المضاف ـة داخ ـل المنصھ ـر اس تعمل لھ ـذا ال ـغرض خالط كھربائـي مصـنوع من الفوالذ ومزود بمروحی ـة م ـن م ـادة ث ـم انـ ـزل الخ الط الكھرب ائي إل ى داخ ل البودق ة , مقاوم ة للص ـدأ ریة للحف اظ عل ى الموجودة داخل الفـرن المثبت عند الدرجة الحرا ) (r.p.m 900وت م ت دویر المنص ھر بس رعة , س یولة المنص ھر وبع ـد ذل ك ت م إض افة ال دقائق , للحص ول عل ى دوام ة داخل ـھ السیرامیكیة التي تم تغلیفھا برقائق من األلمنیوم والمسخنـة مسبق ـًا إلزال ـة الرطوب ـة وتحسی ـن تشتی ـت ) (C˚500إلى درج ة ح رارة ونتیج ـة لفعـ ـل الدوام ـة یت ـم سح ـب . منصھ ـرالدقائ ـق داخ ـل ال مسح ـوق الدقائ ـق السیرامیكی ـة إلـ ـى داخ ـل المنصھ ـر المعدن ـي وتوزیعـھ خاللـھ وبعـدھـا یتــم تحریـك المنصھر لمـدة تتراوح بین 1-5min) ( لحیـن تجانـس المنصھـر ال ـذي یك ـون بشك ـل عال ـق . لف والذ ال ـذي ت ـم تس خینھ بعدھا تتـم عملیـة الصب في قال ب م ـن ا لمن ـع ح ـدوث التبری ـد ) (C˚250مسبقـ ـًا إلـ ـى درج ـة ح ـرارة لیتجم د للحص ول عل ى الم ادة ث م یت رك . المفاج ـئ للمنص ھر وتعاد العملی ـة لع ـدة م رات وحس ب النس ـب المطل وب , المتراكبة إضافتھـا إلـى السبیكـة األساس لك ل م ن دق ائق الزركونی ا ودق ائق .ومینااالل -١- جدول .یوضح التركیب الكیمیائي للسبیكة األساس بعد الصب (%)المئویة النسبة العنصر Si 7.2 Fe 0.41 Cu 0.15 Mn 0.15 Mg 0.35 Zn 0.015 Ti 0.019 Cr 0.01 Ni 0.005 Pb 0.02 Sn 0.007 Sb 0.023 Al Rem. للس بیكة األس اس بعدھا ت م إج راء عملی ة االص الد بالترس یب :والمادة المتراكبة و كما یلي a- ت ـم إج راء ھ ذه المعامل ـة بدرج ة ح رارة : المعاملة المحلولی ة 520˚C) ( لك ـل م ـن السبیك ـة األس اس والم ـادة المتراكب ـة ).(1hrولمـدة b- بع ـد انتھ اء زم ـن المعامل ـة ت م التبری د بالم اء إل ى : اإلخم اد .درجـة حرارة الغرفـة 2011)( 78 - 90 ، صفحة3، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد حسین إبراھیم دمد عماسر 81 c- اجریت ھ ذه العملی ـة للسبیك ـة األس اس : الصطناعيالتعتیق ا وبأزم ان مختلف ة ) (C˚170والمادة المتراكبة بدرج ة ح رارة .ثم التبرید بواسطة الھواء) (hr 12-2ھي تم إجراء فحـص الشد للعینـات القیاسیـة بعد عملیـة التشغی ـل ث م ) (1mm/minوبسرعـة )2.5ton( باستخدام جھاز الشد وبسعة ق یم مقاوم ة الش ـد ومقاوم ـة الخض وع و المطیلی ـة لك ل م ن إیجاد .المـادة األسـاس و المادة المتراكبة وت م إج راء اختب ار البل ى باستخ ـدام جھ از البل ى االلتصاق ـي وبتس لیط الحم ل بص ورة عمودی ـة عل ـى ) (Pin-On Diskن وع لمادة األساس والمادةل) (and 10 N 7 , 5 , 2العینـة وبأحمـال وت م وزن العین ة قب ل . دقیق ة ) (30المتراكبة لفت رة زمنی ة مق دارھا ومن , )(W1-W2وبعد إجراء االختبار وحساب الفرق في الوزن .ثم حساب معدل البلى حیث ))فیكرز (( تم إجراء فحـص الصـالدة الدقیقة بطریقـة . على سطح العینة) (5Sec لمدة) (Kg 1تم تسلیـط حمـل مقداره فح ص حی ود األش عة و فح ص البنی ة المجھری ة، تم إج راء ومن ثم السینیة لغرض معرفة األطوار الناتجة في السبیكة األساس والمادة لحس اب المس افة ب ین ))ب راك((وق د ت م أتب اع ق انون , المتراكب ة الذری ة وتحدی د األط وار المتكون ة والمب ین ف ي العالق ة المستویات :االتیة 2d sinθ = nλ ... (1) :حیث أن )θ ( زاوی ة الحی ود ,)n ( 1=مرتب ة الحی ود ،)d ( المس افة ب ین .الطول الموجي لالشعة السینیة) λ(المستویات، النتائج والمناقشة .٥ وال ذي یوض ح تأثی ـر زم ن ) (1م ن خ الل مالحظ ة الشك ـل س اس یالح ظ إن ص الدة التعتی ـق ف ي ق یم الص الدة للسبیك ـة األ السبیكـة األساس تزداد مع زیادة مدة التعتیق لتصل إلى أعلى قیمة ویعود س بب ذل ك إل ى ترس یب ) (8hrلھا عند مدة تعتیـق مقدارھا بعدة مراح ل حی ـث تتك ـون ) (Mg2Siدقائـق صغیـرة مـن الطور في المراحـل األولى من التعتیـق وھي تزید ) (Gp.Zoneمناطـق وھ و المرك ـب غی ر ) β`(ث م یتك ون الط ور , م ـة الص الدة م ن قی وال ـذي ی رتبط بالط ـور األس اس وال ذي یزی د ) (Mg2Alالمس تقر وھ ـو الط ـور ) β(ث م یتك ـون الط ور , أكث ر م ن قیم ة الص الدة الصلـد والذي یكسب السبیكـة خواص مقاومة ) (Mg2Siالمستقـر ئج فحص حیود األشعة وھذا ما اكدتھ نتا. [9]عالیة وصالدة عالیة السینیة للسبیكة األساس قبل وبع د المعامل ة الحراری ة والمبین ة ف ي حی ث تعم ل ھ ذه ال دقائق إل ى إعاق ة حرك ة ). (3,2نلیالج دو . االنخالع ات مم ا ی ؤدي إل ى تص لید السبیك ـة وزی ادة مقاومتھ ا یالحظ انخفاض ق یم ) (8hrوباستمرار زیادة التعتیق إلى أكثر من یعود سبب ھذا االنخف اض إل ى تجم ع ال دقائق المترس بة الصالدة و وتكون جسیمات اكبر حجمًا فضًال عن فقدان انفعاالت التطابق بین باإلضافـ ـة إلـ ـى تكویـ ـن . والط ور األس اس) (Mg2Siالط ور أطوار وسطیة ناتجـة عن العملیات االنتشاریة لعناصر السبك قب ل ن خ الل حی ود االش عة وبع د المعامل ة الحراری ة حی ث الحظن ا م إن ظھ ور ھ ذا الط ور ). (AlFeSiالسینیة ظھور الط ور الث انوي ) (Mg2Siی ؤدي إل ى س حب الس یلیكون وت أخیر ترسی ـب الط ور وبالتالـي تكویـن عوائـق اقـل لحركـة االنخالعات مما یـؤدي إلـى . انخفاض قیـم الصالدة .زمن التعتیق االصطناعي على قیم الصالدة للسبیكة األساس یوضح تأثیر -١ - شكل 0 50 100 150 200 250 0 2 4 6 8 10 12 14 Aging Time (hr) V ic ke ra H ar d ne ss (K g \m m 2) Matrix (Al-7%Si) 2011)( 78 - 90 ، صفحة3، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد حسین إبراھیم دمد عماسر 82 -٢- جدول .صبنتائج فحص حیود األشعة السینیة للسبیكة األساس بعد ال I/Io Phase ds(A)˚ dm(A)˚ 2θ 100 Si 3.138 3.165 28.1 100 Al 2.338 2.358 38.1 47 Al 2.024 2.046 44.2 60 AlFeSi 1.920 1.940 46.7 35 Si 1.638 1.652 55.5 35 AlFeSi 1.431 1.441 64.5 24 Al 1.221 1.224 77.9 7 Al 1.169 1.169 82.3 -٣- جدول نتائج فحص حیود األشعة السینیة للسبیكة األساس بعد المعاملة مدة ) C˚170(والتعتیق االصطناعي عند درجة حرارة المحلولیة )8hr.( I/Io Phase ds(A)˚ dm(A)˚ 2θ 40 Mg2Si 3.700 3.701 28.2 100 Mg2Al 2.510 2.514 35.2 100 Al 2.338 2.361 38.0 47 Al 2.024 2.044 44.2 15 AlFeSi 1.929 1.934 46.9 20 Mg2Si 1.599 1.649 55.6 35 AlFeSi 1.429 1.439 64.6 60 Mg2Si 1.320 1.320 69.9 70 Mg2Al 1.224 1.223 77.9 7 Al 1.169 1.170 82.2 17 Si 1.108 1.106 88.2 .یوضح تأثیر النسب الوزنیة للدقائق المضافة للسبیكة األساس على قیم الصالدة -٢ - شكل یبین تأثیر النسب الوزنیة للدقائق المض افة ف ي ق یم ) (2الشكل , من السبائ ـك الصالدة للسبیكة األساس بعد الصب ولمجموعتیـن ب دقائق االلومین ا وبحج م حبیب ي ب ین ) (Aالمجموع ة األول ى ≥0.1μm) 20μm>P.S ( والمـجمـوع ـة الثــانی ـةB) ( ب دقائق ) (20μm>P.S≥0.1μmالزركونی ا وبـحـج ـم حبیب ـي بیـ ـن ح ـظ حیـث یـال). (and 1% 0.8, 0.6, 0.4, 0.2وبنسـب وزنیھ إن قیـم الصالدة للسبیكـة األساس تزداد مع زیادة النس ب الوزنی ـة للدقائـق المضافـة ولك ال المجم وعتین لتص ل إل ى أعل ى قیم ـة لھ ا م ع مالحظ ـة إن الزی ادة الحاصل ـة ف ي قی ـم ) (%1عن د النسب ـة اكبر مقارنة مع المجموعة الثانیة A)(الصالدة للمجموعـة األولى )B (ذلك إلى الصالدة العالیة لدقائق االلومینا مقارنـة ویعود سبب .مع دقائق الزركونیا إن سبب الزیـادة الحاصلـة فـي قیـم صـالدة السبیكـة األساس یعود إلى طبیعة ھذه الدقائق حیث تعمل الدقائق التي یزی د حجمھ ا كعوائق لتشوه السبیكـة األساس وذلك بسبب صالدتھا ) (1μmعن ) (1μmا وتعم ل الدقائ ـق والت ـي یق ـل حجمھ ـا ع ن كم , العالی ـة والمشتتـ ـة داخ ـل السبیكـ ـة علـ ـى إعاقـ ـة حركـ ـة االنخالعـ ـات المتكونــة وبالتالــي سـوف یساھـم كـال النوعیــن فــي زیادة قیم ة الصالدة باإلضافة إلى اختالف الحجـم الحبیبـي للدقائـق المضافـة ر بعـض العوامـل ومـن ضمنھـا المسافــة سـوف تــؤدي إلــى تغیــ : [10] تبعًا للعالقة اآلتیة )(Dp بیـن الدقائــق 0 50 100 150 200 250 300 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Weight Fraction (%) V ic ke rs H ar d ne ss (K g \m m 2) (Al2O3) (ZrO2) 2011)( 78 - 90 ، صفحة3، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد حسین إبراھیم دمد عماسر 83 Dp= 2d2/3Vp(1-VP)………………...……… ….(2) :حیث إن ) d ( حجم الدقائقm)μ( ,Vp) (الكسر الحجمي للدقائـق, Dp) (المسافـة بیـن الدقائـق. سیرامیكیة في ھكذا شروط سوف تعمل إن وجود ھذه الدقائق ال زنیة العالیة على إعاقة حركة االنخالعـة بنسبة اكبر عند النسب الو ولك ي تم ر االنخالع ـة خ الل ھ ذه الدقائـ ـق , من الدقائق المض افة المشتتة فأن اإلجھاد یجب أن یكون كافیًا للحنـي وبالتالـي فأن ذلك .ني زیادة قیم الصالدةسوف یتطـلب زیادة الحمل المسلـط وھذا یع بعد إجراء عملیة التعتیق االصطناعي للسبیكـة األساس المقواة ولك ال المجموعتی ـن وج د إن إض افة دقائ ـق ك ل م ن الزركونی ا وااللومینا إلى السبیكـة األساس الیؤثر في مراحل التعتیق حیث إن ھا قیم الصالدة تزداد مع زیادة مدة التعتیق لتصل إلى أعلى قیمة ل وان صالدة السبیكة المق واة ت زداد ). (8hrعند مدة تعتیق مقدارھا عن ما ھو علیھ في السبیكة األس اس وان مع دل الزی ادة ی زداد م ع زیادة الكسر الوزني لل دقائق المض افة والس بب یع ود إل ى اش تراك أكثر من آلیة في حدوث التقویـة والمتمثلـة أوال باالصالد بالتشتیت إضافة الدقائـق السیرامیكیـة والموزعـة داخـل أرضیة الناتـج مـن السبیك ـة األس اس حی ـث تعم ل كعوائ ـق لتش وه السبیك ـة وإعاق ة حرك ـة االنخالعـ ـات وثانی ـًا االص ـالد بالتـرسی ـب المتمثلـ ـة و الص الدة العالی ة وال ذي ذ) (Mg2Siبظھ ـور الط ور المس تقر الع ات مم ا ی ؤدي إل ى األخر عل ـى إعاق ة حرك ـة االنخ یعمل ھـو زی ادة ق یم الص الدة للم ادة المتراكب ة باإلض افة إل ى ت أثیر الحج ـم حی ث نالح ظ إن ) (1μmالحبیبـي للدقائـق المضافـة التي اقل م ن قیـم الصالدة تزداد مع نقصان الحجـم الحبیبـي ویمكـن تفسیر ذلـك : [10] علـى أساس العالقة التالیة Ti=3Gm.b`.Vp/2d2(1-Vp) …(3) :حیث أن )Ti (اإلجھاد المطلوب لمرور االنخالعة,b`) (بیرجر، متجھ Vp) (الكسر الحجمي، Gm)( معامل القص للمادة األساس, )d ( حجم الدقائقm)μ.( ویمك ـن مالحظ ـة العالق ـة العكسی ـة بی ـن اإلجھ اد المطل ـوب ومرب ع الحج ـم الحبیب ـي لھ ـذه لمرور االنخالع ـة خ ـالل الدقائ ـق وھـذا یعن ـي إن أي نقص ـان ف ـي قیم ـة الحج ـم الحبیب ي , الدقائـق سیكـون مصحوبـًا بزیـادة ملحوظـة ف ـي قیم ـة اإلجھ اد المطل ـوب . لمرور االنـخالعـة وبالتالـي زیادة فـي قیمـة الصـالدة والمقـاومـة عـظم ـى بع ـد عمـلی ـة یبی ـن تغی ـر قیـ ـم الص ـالدة ال) (3والشك ـل م ع الكس ـر ) (8hrولمـدة ) (C˚170التعـتیـق عنـد درجـة حرارة الوزني للدقائق المضافة لدقائق االلومین ا ودق ائق الزركونی ا حی ث یالح ظ أن ق یم الص الدة العظم ى ت زداد م ع زی ادة نس بة ال دقائق المض افة م ع مالحظ ـة أن الزی ادة الحاصل ـة ف ي قی ـم الص الدة ع ـة األول ى اكب ر مقارن ـة م ع المجموع ـة الثانی ـة ویع ود للمجمو سبـب ذلـك إل ـى الص الدة العالی ـة لدقـائ ـق االلومین ا مقارن ـة م ـع .دقائق الزركونیا من خالل فحص الشد للسبیكة األساس والمادة المتراكبة وبع د المعامل ة الحراری ة الم ذكورة ف ي اع اله ت م حس اب مقاوم ـة الش د د الخضوع والمطیلیـة لكـل مـن السبیكــة األس اس القصوى وإجھا مدعم ـة بدقائ ـق م ن االلومین ا ) (Aوالمـجمـوع ـة األول ى . مــدعمـة بـدقـائـق مـن الزركونیا) (Bوالمـجمـوعـة الثــانیـة ).(8hrلمدة ) (C˚170بعد التعتیق االصطناعي عند درجة حرارة ئق المضافةیوضح العالقة بین قیم الصالدة العظمى والنسب الوزنیة للدقا -٣ - شكل 0 50 100 150 200 250 300 350 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Weight Fraction (%) V ic ke rs H ar dn es s (K g\ m m 2) (Al2O3) (ZrO2) 2011)( 78 - 90 ، صفحة3، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد حسین إبراھیم دمد عماسر 84 یبی ـن تغی ـر قی ـم مقاوم ـة الش ـد القص ـوى ) (6,5,4األش كال وإجھ اد الخض وع والمطیلی ة عل ى الت والي للسبیك ـة األس اس . والسبیك ـة المق واة م ـع النس ـب المضاف ـة ولك ـال المجمـوعتی ـن زی ادة مقاوم ة الش ـد القص وى وإجھ اد 5,4)(نالح ظ م ن الش كلین الخضوع مع زیادة النسب الوزنیـة للدقائ ـق المضاف ـة لتص ل إل ى ولك ال المجموعتی ـن ) (%0.6أعلى قیمـة لھ ا عن د النس بة الوزنی ة وبعد ذلـك تسلـك المادة سلوكًا مغایرًا حیث تنخفض ھذه القیم م ـع كـن تبقـى محافظة على زیادة النسب الوزنیـة للدقائـق المضافـة ول إن الزیادة الحاصلة في . قیم أعلى مما ھو علیھ في السبیكة األساس ھذه القیم للسبیكـة المق واة یع ود إل ى طبیع ـة ھ ذه الدقائ ـق الص لدة والموزعـة فـي السبیكـة األس اس وبأحج ام حبیبی ـة مختلف ـة والت ي بب زی ادة تعم ل عل ى زی ادة مقاوم ة الس بیكة وكم ا بین ا آنف ًا ف ي س الص لد ) (Mg2Siالص الدة باإلض افة إل ى ترس یب دق ائق الط ور .الذي یكسب السبیكة خواص مقاومة جیدة ).(8hrلمدة ) (C˚170بعد التعتیق االصطناعي عند درجة حرارة یوضح العالقة بین قیم الشد القصوى والنسب الوزنیة للدقائق المضافة -٤ - شكل ).(8hrلمدة ) (C˚170بعد التعتیق االصطناعي عند درجة حرارة یوضح العالقة بین قیم إجھاد الخضوع والنسب الوزنیة للدقائق المضافة -٥ - شكل 0 50 100 150 200 250 300 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Weight Fraction (%) Te n si le S tr en gt h ( M P a) (Al2O3) (ZrO2) 0 50 100 150 200 250 300 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Weight Fraction (%) Y ie ld S tr en g th ( M P a) (Al2O3) (ZrO2) 2011)( 78 - 90 ، صفحة3، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد حسین إبراھیم دمد عماسر 85 ).(8hrلمدة ) (C˚170االصطناعي عند درجة حرارة بعد التعتیق یوضح تغیر قیم المطیلیة مع النسب الوزنیة للدقائق المضافة -٦ - شكل كمـا إن مقاومـة الخض وع للسبائ ـك المق واة تتناس ـب عكسی ـًا مـع الجذر التربیعــي للمسافـ ـة ب ین الدقائ ـق وعلی ـھ س وف ی ؤدي ذلك إلى زیادة مقاومة الخضوع للسبیكـة مع زی ادة نسب ـة الدقائ ـق موضح من خالل العالقة اآلتیة وكما) (%0.6المضافـة والى حـد [9] : yσ Dp 1 α …(4) :حیث إن y)σ ( إجھاد الخضوع للمادة ,Dp) (المسافة بین الدقائق. أما السلـوك المغایـر للمـادة المتراكبـة بعـد ھـذه النسبـة فـأن ـھ ـوب السباكــة والمسامیـة التـي یحصـل لھ ـا بع ـد قـد یعـود إلى عی الزی ادة عن ـد النس ـب العالیـ ـة م ن ال دقائق المض افة بس بب زی ادة لزوج ة المنص ھر باإلض افة إل ى حص ول تفاعـ ـل بی ـن األلمنی وم وعناصر السبـك داخل الس بیكة االس اس وتكوی ـن أط وار وسطی ـة األط وار عل ـى الھ ـش حی ـث تتجم ـع ھ ذه AlFeSi)( ومنھ ـا الحدود البلوریـة ممـا یـؤدي إلى ضعف الحدود البلوریة وانخفاض .مقاومة الشد والخضوع والمطیلیة للمادة المتراكبة أن السبیكة األس اس أب دت نقص انًا ف ي 6)(یالحـظ مـن الشكل وان النقص ان ف ي ق یم , قی ـم المطیلی ة عن د إض افة ھ ذه ال دقائق . دة النسـب الوزنیـ ـة للدقـائـ ـق المضافـ ـة المطیلیة یـزداد مـع زیـا حی ث إن المطیلی ـة تسل ـك سلوك ـًا معاكس ـًا للخ واص المتمثل ـة إن س بب ذل ك یع زى إل ى طبیع ة ال دقائق . بمقاومة الشد والصالدة السیرامیكیة الھشة والتي تعم ل عل ى تقلی ل المساف ـة بی ـن الدقائ ـق إل ى وج ود األط وار والت ي ت ؤدي إل ى تقلی ل المطیلی ة باإلض افة الھ ش والت ي تترس ب عل ى ) (AlFeSiالوس طیة ومنھ ا الط ور والجدولین . مما یؤدي إلى ضعفھا وتقلیل المطیلیة الحدود البلوریة یوضحان نتائج فحص حیود االشعة السینیة للمادة المتراكبة ) 5,4( .المقواة بكل من دقائق االلومینا ودقائق الزركونیا -٤- جدول حص حیود األشعة السینیة للمادة المتراكبة المقواة بدقائق نتائج ف مدة ) C˚170(بعد التعتیق االصطناعي عند درجة حرارة االلومینا )8hr.( I/Io Phase ds(A)˚ dm(A)˚ 2θ 100 Mg2Al 2.510 2.514 34.7 47 Al 2.024 2.045 44.2 15 AlFeSi 1.929 1.939 46.7 35 AlFeSi 1.429 1.439 64.6 60 Mg2Si 1.320 1.357 69.1 10 Al2O3 1.21 1.223 77.7 70 Mg2Al 1.224 1.223 77.9 -٥- جدول نت ائج فح ص حی ود األش عة الس ینیة للم ادة المتراكب ة المق واة ب دقائق م دة ) C˚170(بع د التعتی ق االص طناعي عن د درج ة ح رارة الزركونی ا )8hr.( I/Io Phase ds(A)˚ dm(A)˚ 2θ 40 Mg2Si 3.700 3.590 25.6 100 Si 3.138 3.169 28.1 100 Mg2Al 2.510 2.517 35.1 35 AlFeSi 1.429 1.439 64.6 10 ZrO2 1.26 1.22 77.5 70 Mg2Al 1.224 1.223 77.9 7 Al 1.169 1.169 82.3 یوضحان العالقة بین مع دل البل ى والحم ل ) (8و) (7الشكلین ة األس اس والم ادة المتراكب ة الحاوی ة المسلط عل ى ك ل م ن الس بیك 0 0.4 0.8 1.2 1.6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Weight Fraction (%) E lo ng at io n (% ) (Al2O3) (ZrO2) 2011)( 78 - 90 ، صفحة3، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد حسین إبراھیم دمد عماسر 86 على كل م ن دق ائق الزركونی ا ودق ائق االلومین ا وللنس ب المختلف ة ) (8hrولم دة ) (C˚170بع د المعامل ة المحلولی ة والتعتی ق عن د ویالحظ من خالل الشكلین إن معدل البلى للس بیكة األس اس . ًاایض البل ـى لھ ذه یزداد مع زیادة الحمل المس لط ویمك ـن تقسی ـم سل ـوك ) (Mild Wearالسبیك ـة إل ى ثالث ة أقس ام وھ ي البل ى الط ري حی ـث یك ـون حط ام البل ـى ) (N 5-2ویحدث ما بین ق یم األحم ال المتكون عبارة عن جسیمات ناعمة إذ یتكون غشاء اوكسیدي واقي الجھاز قرصحـة التالمـس بیـن العینــــة ویؤدي إلى انخفاض مسا والبلـــــ ـى االنتق الي . ع ـدل بلــ ـى قلی ل مم ـا ی ؤدي إل ـى م Transition Wear) ( ویحـــدث فــي منطقـــة األحمــال ما بیـن 5-7 N) .( والبلــى الشدیــدSever Wear) ( ال ذي یح دث عن دما حی ث تك ون جس یمات ) (N 10-7تزداد قیم األحمال المسلطة ب ین ید المتكون ة حط ام البل ى كبی رة ومعدنی ة إذ تتكس ر طبق ة االوكس ث م , بمس احة كبی رة ب ین نت وءات الس طحین فیؤدي ذلك إلى اتصال .تتكسر تلـك النتوءات وتنفصل عن السطح ناعي عند یوضح العالقة بین معدل البلى والحمل المسلط للسبیكة األساس وتأثیر إضافة نسب من دقائق الزركونیا إلیھا بعد التعتیق االصط -٧ -شكل ).8hr( لمدة) (C˚170 درجة حرارة یوضح العالقة بین معدل البلى والحمل المسلط للسبیكة األساس وتأثیر إضافة نسب من دقائق االلومینا إلیھا بعد التعتیق االصطناعي عند -٨ -شكل ).8hr( لمدة) (C˚170 درجة حرارة 0 5 10 15 20 0 2 4 6 8 10 12 Applied Load (N) W ea r R at e (g m \C m ) (1%ZrO2) (0.6%ZrO 2) (1%ZrO2) Matrix (Al-7%Si 0 5 10 15 20 0 2 4 6 8 10 12 Applied Load (N) W ea r R at e( gm \C m ) (1%Al2O3) (0.6%Al2O3) (1%Al2O3) Matrix (Al-7%Si) 2011)( 78 - 90 ، صفحة3، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد حسین إبراھیم دمد عماسر 87 للس بیكة األس اس ی ؤدي إل ى إن إض افة دق ائق الزركونی ا نقصان معدل البلى وان النقصان یزداد مع زیادة النس ب المض افة ویعود سبب ذلك إلى صالدة ال دقائق المض افة نتیج ة , من الدقائق إلى ارتباط مقاومة البلى مع الص الدة الس طحیة وأص بحت منطق ة البل ى االنتق الي أكث ر وض وحًا بع د إض افة ھ ذه ال دقائق والت ي وم ن ) (N 7-5حصرت بالم دى م ن الحم ل المس لط الواق ع ب ین ان جھة أخ رى ل م یت أثر حم ل االنتق ال كثی رًا بنس بة دق ائق الزركونی ا ن بل ى األكس دة المضافة حیث یوضح الشكل ح دوث انتق ال ح اد م بینما انخفض معدل البلى للمادة المتراكب ة عن د , إلى البلى المعدني وأص بح ھ ذا ) (N 10-7 األحم ال المس لطة المحص ورة ب ین .االنخفاض اكبر بزیادة نسبة الدقائق المضافة إلى السبیكة األساس أما تأثیر إضافة دقائق االلومینا للس بیكة األس اس عل ى مع دل البلى مع زیادة الحمل المسلط فیالحظ أن إض افة ھ ذه ال دقائق إل ى الس بیكة ی ؤدي إل ى نقص ان مع دل البل ى وان النقص ان ی زداد م ع ادة النسب المضافة من الدقائق بسبب الصالدة العالیة ج دًا لھ ذه زی حی ث إن . الدقائق باإلضافة إل ى امتالكھ ا خ واص بل ى عالی ة ج داً إضافة ھذه الدقائق أثرت بشكل كبیر على حمل االنتق ال م ن البل ى االوكس یدي إل ى البل ى المع دني ال ذي انخف ض بش كل كبی ر وال ذي لسبیكـة األسـاس ومـع المادة المتراكبـة أصبح اقل حده مقارنة مع ا المقـواة ب دقائق الزركونی ا باإلضاف ـة إل ـى انخف اض مع ـدل البل ـى ). (N 10-7للم ادة المتراكب ـة عن د األحم ال العالی ـة م ا بی ـن ویستمـر االنخفاض بصورة كبیـرة بزیادة نسبـة الدقائـق المضافـة ى تحم ـل األحم ال العالی ة وذلك لطبیعـة ھذه الدقائـق وقدرتھـا علـ للثق ل كأنھ ا عناص ر حامل ة داخل س بیكة االس اس تتصرف حیث وتؤدي إلى عدم تالمس ) (Load Bearing Element واإلجھاد .مباشر بین سطح العینة والقرص البنی ة المجھری ة للس بیكة االس اس قب ل ) 9(ویوض ح الش كل االلمنی وم المعامل ة الحراری ة حی ث نج د ان البنی ة عب ارة ع ن والس لیكون حی ث یالح ظ ان الش كل عب ارة ع ن الیوتكتی ك بش كل حبیبات دقیقة مع ظھ ور بل ورات الس لیكون بش كل ش جیري فض ُال والش وائب الموج ودة كالس لیكونع ن عناص ر الس بك االخ رى كالحدید والمنتشرة في اماكن مختلف ة داخ ل البنی ة المجھری ة حی ث تك وین اط وار وس طیة ومنھ ا تتفاعل عناصر الس بك م ع بعض ھا و فیوض ح البنی ة المجھری ة ) 10(أم ا الش كل ). AlFeSi(الط ور للسبیكة االساس بعد اجراء المعاملة الحراری ة المحلولی ة والتعتی ق عن د ق یم الص الدة العظم ى، حی ث یالح ظ ان الس بیكة عب ارة ع ن حبیبات ناعمة ومتجانسة نوع ُا م ا وت ؤدي المعامل ة الحراری ة ال ى عدة اطوار یختلف توزیعھا ونسب تواجدھا على وفق زمن ظھور حرارة التعتیق وھي طور االلمنیوم وطور السلیكون الذي ودرجة ) Mg2Si(یكون بشكل جس یمات خش نة وط ور المرك ب النترس ب ) 12و 11(الش كلین. ال ذي یك ون بش كل دق ائق ص غیرة ناعم ة دقائق یوض حان البنی ة المجھری ة للس بیكة االس اس والمق واة ب بع د المعامل ة ) %0.6(الزركونی ا ودق ائق االلومین ا وب نس اض افة الحراری ة المحلولی ة والتعتی ق عن د ق یم الص الدة العظم ى حی ث یالحظ ان السبیكة عبارة عن حبیبات متجانسة نوعُا ما فض ُال ع ن ) Mg2Si(كمیة االطوار داخل البنیة المجھریة ك الطور المترس ب وتوزی ع دق ائق ك ل م ن الزركونی ا ) AlFeSi(والط ور الث انوي .وااللومینا المشتتة داخل ارضیة السبیكة االساس .البنیة المجھریة للسبیكة االساس قبل اجراء المعاملة الحراریةیوضح -٩ - شكل .حراریةالبنیة المجھریة للسبیكة االساس بعد اجراء المعاملة الیوضح -١٠ - شكل 50μm 50μm 2011)( 78 - 90 ، صفحة3، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد حسین إبراھیم دمد عماسر 88 .من دقائق الزركونیا بعد اجراء المعاملة الحراریة المحلولیة) %0.6(البنیة المجھریة للسبیكة االساس المقواة بنسبة یوضح -١١ - شكل .ا بعد اجراء المعاملة الحراریة المحلولیةمن دقائق االلومین) %0.6(البنیة المجھریة للسبیكة االساس المقواة بنسبة یوضح -١٢ - شكل االستنتاجات .٦ :ان اھم االستنتاجات المستنبطة من خالل البحث ھي إن زم ن التعتی ق ال الزم للوص ول إل ى الص الدة العظم ى -١ للسبیكة األساس بعد المعاملة الحراریة المحلولی ة عن د درج ة والتعتی ق االص طناعي عن د درج ة ح رارة ) (C˚520ح رارة 170˚C) ( 8ھوhr).( أثبت ت نت ائج الفح ص بحی ود األش عة الس ینیة ظھ ور الط ور -٢ ف ي ك ل م ن الس بیكة األس اس والم ادة ) (AlFeSiالث انوي ) االص الد بالترس یب (المتراكبة بینما أدت المعاملة الحراریة ف ي البنی ة ) (Mg2Siو ) (Mg2Alإل ى ظھ ور األط وار تحس ن واض ح ف ي والتي ادت الى المجھریة للسبیكة األساس الخ واص المیكانیكی ة، فض ُال ع ن ظھ ور دق ائق ك ل م ن . في البنیة المجھریة للمادة المتراكبة وااللومینا الزركونیا أدت إضافة دقائق كل من االلومینا والزركونیا إلى زیادة ق یم -٣ الصالدة للسبیكة األساس وان قیـم الص الدة ت زداد م ع زی ادة .النسب المضافـة اوم ة الش د القص وى وإجھ اد الخض وع للم ادة إن ق یم مق -٤ المتراكبة أعلى مما ھو علیھ في السبیكة األساس وتزداد ھ ذه الق یم م ع زی ادة النس ب الوزنی ة لل دقائق المض افة وال ى ح د ثم تسلك المادة المتراكبة س لوكًا مغ ایرًا لكنھ ا تبق ى ) (0.6% ي محافظة على قیم أعلى مما ھو علیھ في الس بیكة األس اس ف حین تنخفض قیم المطیلیة للمادة المتراكبة مقارنة مع السبیكة األساس ویزداد انخفاضھا م ع زی ادة النس ب الوزنی ة لل دقائق . المضافة للسبیكة األساس أدت إضافة دقائق الزركونیا ودقائق االلومینا إلى تقلیل معدل -٥ وان النقصان , البلى للسبیكة األساس ومع تغیر الحمل المسلط . اد مع زیادة النسب المضافة من الدقائقیزد المصادر .٧ [1] G. Piatti ,'' Advance in Composite Materials" , Applied Science publishers LTD, (1978). 50μm 2011)( 78 - 90 ، صفحة3، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد حسین إبراھیم دمد عماسر 89 [2] J. W. Weeton, M. P. Dean, L.T. Karyn, "Engineering's Guide to Composite Material", Published by American Society for Metals,(1987). [3] D. Hull ,'' An Introduction to Composite Materials'', First Published Cambridge University Press., U.K , (1981). [4] M.Grayson, ''Encyclopedia of Composite Material and Components'', Willey-Inter Science, (1993). [5] P.G. Mickel, '' Fundamentals of Modern Manufacturing '',New Jersey (1996). [6] S.F. Mustafa ,'' Wear and Wear Mechanisms of (Al-22%Si ) - Al2O3 Composite'', Wear Vol.185, (1995) 189. [7] M.E. Smagorinski, S. Greier, A. Cavasin, and G. Kim ,'' The Properties and Microstructure of Al-based Composite Reinforced with Ceramic Particles '', J.Mat. Sci. and Eng. A244 (1998). [8] J.E. Perez and A.A. Yawny, ''Fracture Toughness in Metal Matrix Composite'', Material Research , (2000). [9] P.R. Gibson, A.J. Clegg and A.A. Das, "Wear of Cast (Al-Si) Alloys Containing Graphite '', Wear Vol. 95, (1984), 193. [10] C.S. Sivaramakrishan , R.K. Mahanti and R. Kumar, '' The Dispersion of Lead and Graphite in Aluminum Alloys for Bearing Application '', Wear Vol.1, (1984), 121. على دراسة تأثیر المعاملة الحراریة"اسراء عبد القادر، ]١١[ تحت ظروف ) سلیكون -األلمنیوم(مقاومة البلى لسبیكة ، مجلة الھندسة والتكنولوجیا، المجلد "االنزالق الجاف . ١٩٩٨، ١١العدد ١٧ )Cu-AL( تصلید سبیكة االلمنیوم"حازم محمد ناصر ]١٢[ قسم العلوم , رسالة ماجستیر" بواسطة تشتیت االلومینا .2001)( الجامعة التكنولوجیة, التطبیقیة تاثیر اضافة االلومینا على " عدنان ابراھیم الجرجري ]١٣[ ، "نحاس- قابلیة االصالد بالتشتیت لسبیكة االلمنیوم الجامعة ،ھندسة االنتاج والمعادن ،رسالة ماجستیر . ٢٠٠١، التكنولوجیة دراسة الخواص المیكانیكیة "میرفت مھدي الجنابي ]١٤[ رسالة )"Al-Cu-Mg(لمتراكبات ذات اساس سبیكة الجامعة التكنولوجیة,قسم العلوم التطبیقیة,اجستیرم )2005.( Sarmad I. Ibrahim Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol. 7, No. 1, PP 78 - 90 (2011) 90 Studying the Effect of Addition Particles of Alumina (Al2O3) and Zirconia (ZrO2), on Some Mechanical Properties for Matrix Composites (Al-Si-Mg) Alloy Sarmad I. Ibrahim Department of Materials Engineering\ University of Technology Abstract This study is concerned with the effect of adding two kinds of ceramic materials on the mechanical properties of (Al-7%Si- 0.3%Mg) alloy, which are zirconia with particle size (20μm > P.S ≥ 0.1μm) and alumina with particle size (20μm > P.S ≥ 0.1μm) and adding them to the alloy with weight ratios (0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1%). Stirring casting method has been used to make composite material by using vortex technique which is used to pull the particles to inside the melted metals and distributed them homogenously. After that solution treatment was done to the samples at (520ºC) and artificial ageing at (170ºC) in different times, it has been noticed that the values of hardness is increased with the aging time of the original alloy and reached its highest value after (8hr). Mechanical tests were done to the original alloy and the composite material at the maximum hardness value and represented by tensile, hardness, and wear tests. It was found that the hardness value is increased with increment of the amount of added particles; also the increment in the hardness of the alloy which is reinforced with alumina is more than that reinforced with zirconia. Regarding the tensile test, results show that the strength and yield resistance of the composite material are more than that in the original alloy and these values are increased with increasing the amount of the added particles and they reached maximum values at (0.6%). Then they are decreased but these values remain at higher values than those in the original alloy. However, the ductility is decreased as compared with the original alloy and this decrement was more obvious with the increasing amount of the added particles. The increment of strength and yield resistance of the alloy reinforced by alumina was higher than that reinforced with zirconia, while the ductility of the alloy reinforced by zirconia was higher than that happened by the addition of alumina. Also zirconia and alumina addition to the original alloy decreased the wear rate, and the decrement would be more with the increased amount of adding particles. In addition the wear resistance of the alloy reinforced with alumina was larger than that reinforced with zirconia. X-rays testing proved that secondary phase (AlFeSi) appeared in both original alloy and the composite material. While heat treatment led to the appearance of phases (Mg2Al) and (Mg2Si) in original alloy. This was led to obvious improvement in the mechanical properties in addition to appearance ceramic particles in the microstructure of the composite material. This structure somewhat homogenous has fine grains as compared with large grains in the microstructure of the original alloy. .