ผลกระทบจากการเติม Al-5Ti-B Sr และ Mg ต่อโครงสร้างทางจุลภาค และสมบัติของวัสดุเชิงประกอบพื้นอะลูมิเนียมที่เสริมแรงด้วยผงซิลิคอนคาร์ไบด์

Abstract

The fabrication of silicon carbide reinforced aluminium composite to achieve uniform silicon carbide distribution and good mechanical integrity is somehow difficult, due to difference in material density and low wettability among silicon carbide and aluminium melt. The difficulty in SiCp incorporation leads to segregation and interfacial problems. This research aimed to investigate effects of Al-5Ti-B, Sr and Mg additions on microstructure and properties of the composite by means of grain refining, modification and wettability improvements respectively. The cost effective stir- casting process was employed to produce 10 wt.% silicon carbide - reinforced aluminium composite castings for microstructure evaluation and properties assessments in terms of density and Brinell hardness. Experimental results and phase analysis showed that additions of Al-5Ti-B or Sr alone did not offer good silicon carbide incorporation in the aluminium melt. Additions of Mg along with Al-5Ti-B and Sr improved silicon carbide incorporation, which resulted in good silicon carbide distribution and enhanced density and hardness properties of the composite.บทคดัดย่อการผลิตวัสดุเชิงประกอบพื้นโลหะอะลูมิเนียมที่เสริมแรงด้วยผงซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiCp) ให้มีการกระจายตัวในโลหะพื้นและมีสมบัติเชิงกลที่ดีตลอดทั้งชิ้นงานนั้นเป็นสิ่งที่ทำได้ยาก เนื่องจากความแตกต่างของความหนาแน่น และข้อจำกัดของความสามารถในการเปียก ทำให้ผงซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกผสมในน้ำโลหะอะลูมิเนียมหลอมเหลวได้ยากและส่งผลให้เกิดปัญหาการแยกตัวและการยึดเหนี่ยวระหว่างพื้นผิว  การวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบจากการเติมธาตุผสม ได้แก่ Al-5Ti-B  Sr และ Mg ต่อโครงสร้างทางจุลภาคและสมบัติของชิ้นงานด้วยการลดขนาดเกรน ปรับปรุงรูปทรงสัณฐานของซิลิคอนยูเทคติกและการเพิ่มความสามารถในการเปียกตามลำดับ  โดยทำการขึ้นรูปวัสดุเชิงประกอบพื้นอะลูมิเนียมเสริมแรงด้วยผงซิลิคอนคาร์ไบด์ในปริมาณ 10 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ด้วยวิธีการกวนผสมด้วยอุปกรณ์อย่างง่ายราคาประหยัด เพื่อตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค สมบัติความหนาแน่นและความแข็ง  จากผลการทดลองและการวิเคราะห์ด้วยโปรแกรมวิเคราะห์ภาพพบว่า การเติม Al-5Ti-B และ/หรือ Sr เพียงอย่างเดียวจะไม่เพิ่มประสิทธิภาพในการทำให้ผงซิลิคอนคาร์ไบด์ผสมลงในน้ำโลหะอะลูมิเนียมได้ดีเท่าที่ควร  การเติม Mg ร่วมกับ Al-5Ti-B และ Sr จะส่งผลให้ผงซิลิคอนคาร์ไบด์ผสมในน้ำโลหะอะลูมิเนียมและมีการกระจายตัวได้ดีมากขึ้นในโครงสร้างทางจุลภาค ซึ่งเป็นผลดีต่อสมบัติความแข็งของชิ้นงานหล่อ