تحسين الخواص الميكانيكية لسبيكة الألمنيوم–14% سيليكون فوق اليوتكتيكية بإضافة جسيمات ألومينا ذات أحجام مختلفة باستخدام طريقة تاكوجي

الملخص

تبحث هذه الدراسة في كيفية تأثير إضافة جسيمات Al₂O₃ بنسبة 3% وزناً وبأحجام مختلفة (25 ميكرومتر، 50 ميكرومتر، و100 ميكرومتر) باستخدام تقنية الصب بالتحريك على تحسين الخصائص الميكانيكية والتريبولوجية لسبيكة الألمنيوم فائقة اليكتكتية (Al–14%Si). جرى تحضير المواد المركبة من خلال توزيع جسيمات Al₂O₃ المسخّنة مسبقًا بشكل متجانس داخل مصهور سبيكة الألمنيوم–السيليكون ثم تبريدها بعناية. تم تقييم الأداء الميكانيكي باستخدام اختبار الصلادة فيكرز واختبار التآكل الجاف بطريقة القرص–الدبوس، بينما جرى توصيف البنية المجهرية باستخدام المجهر الضوئي (OM) والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وحيود الأشعة السينية (XRD). كما استُخدم تصميم مصفوفة أورثوغونال Taguchi L9 للتحسين المنهجي لمتغيرات التجربة، مثل حجم الجسيمات، الحمل المسلط، وزمن الانزلاق. وتم تحليل تأثير هذه العوامل على سلوك التآكل باستخدام تحليل التباين (ANOVA). أظهرت النتائج أن الجسيمات الدقيقة بحجم 25 ميكرومتر حققت أفضل توزيع وأعلى صلادة بلغت 110 HV مقارنة بـ 92 HV للسبيكة غير المدعمة. وأكدت النتائج أن إضافة Al₂O₃ ساهمت بشكل ملحوظ في تحسين الواجهة بين الجسيمات والمصفوفة وتنقية البنية الحبيبية للمواد المركبة. كما أثبتت مقاومة التآكل وجود ارتباط قوي بين زيادة الصلادة السطحية وانخفاض معدل التآكل، حيث تحسنت مقاومة التآكل بشكل كبير مع تقليل حجم الجسيمات. وبحسب التحليل الإحصائي، كانت أهم العوامل المؤثرة في معدل التآكل هي حجم الجسيمات، الحمل المسلط، وزمن الانزلاق. وتبرهن هذه الدراسة أن تحسين حجم الجسيمات يمكن أن يعزز أداء المواد المركبة من Al–Si–Al₂O₃، حيث تعد المقاومة العالية للتآكل والمتانة ضرورية للتطبيقات ذات المتطلبات العالية في مجالات السيارات والطيران والمكونات الصناعية. وتُظهر هذه المواد المركبة آفاقاً واعدة بفضل تعزيزها بالجسيمات الدقيقة وظروف المعالجة المثلى.