چكيده:
در تحقيق حاضر از روش چرخاندن مذاب بر روي بلوك مبرد (Melt Spinning) جهت يجاد سرعت بالاي سرد كردن مذاب و توليد نمونه‌هاي نواري شكل در آلياژ آلومینیوم A 413.1 استفاده گرديد. سپس، خواص و ساختار به دست آمده با استفاده از ميكروسكپ الكتروني روبشي (SEM) ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM)، پراشه X (XRD) و ميكرو سختي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به خوبي نشان مي‌دهد كه سرعت بالاي سرد كردن در اين روش باعث ايجاد ساختارهاي نانو و در نتيجه بهبود خواص مكانيكي و فيزيكي نمونه‌هاي حاصل در مقايسه با فرآيندهاي معمول ريختگي گرديد. به عنوان مثال ميزان سختي حاصل از طريق انجماد سريع نسبت به روشهاي معمول انجماد به ميزان تقريباً دو برابر افزايش نشان مي‌دهد.

مقدمه:
كنترل سرعت انجماد نقش مهمي در زمينه اصلاح ساختار فلزات بازي مي‌كند و در نتيجه بر روي خواص مكانيكي تأثير بسزايي مي‌گذارد. استفاده از فرآيند انجماد سريع از حدود چهار دهه قبل شرئع و به سرعت پيشرفت كرده است، به طوري كه امروزه كاربردهاي وسيعي در زمينه‌هاي مختلف صنعتي دارد. در فرآيندهاي ريخته‌گري معمول سرعتهاي سرد كردن حدود ۱۰² (K/s) مي‌باشد و در برخي موارد حتي بسيار آهسته‌تر است. اين در حالي است كه در فرآيندهاي انجماد سريع، سرعتهاي سرد كردن حدود ۱۰² (K/s) تا ۱۰۸ (K/s) مي‌باشد. در مقياس‌هاي بالاتر حتي ممكن است از كريستاليزاسيون كاملاً جلوگيري شود. يكي از راه‌هاي دستيابي به سرعت زياد انجماد در مقياس آزمايشگاهي، چرخاندن مذاب بر روي بلوك مبرد در حال چرخش (melt spinning) مي‌باشد. در اين روش، جت مذاب به سطح يك مبرد در حال چرخش برخورد مي‌كند و نواري با سرعت توليد چند ده متر بر ثانيه به طور پيوسته قابل توليد مي‌باشد. روش ( melt spinning) از قابليت انعطاف بيشتري نسبت به ساير روشهاي انجماد سريع برخوردار است. در اين روش مي‌توان به راحتي به سرعتهاي انجماد حدود ۱۰ ۶ K/s و حتي بالاتر دست يافت. در حقيقت اين تكنيك عامل پيشرفت فوق‌العاده تكنولوژي انجماد سريع مي‌باشد. به طور كلي، از ميان مهمترين اثرات اساسي فرآيند انجماد سريع مي‌توان از كاهش اندازه دانه، افزايش يكنواختي تركيب شيميايي، كاهش مقدار جدايش، گسترش محدوده آلياژ شوندگي، بهبود انعطاف پذيري و كنترل بر روي آلياژ سازي، ايجاد فازهاي كريستالي شبه پايدار و شيشه‌هاي فلزي نام برد.
در خلال دهه گذشته توجه زيادي به روش انجماد سريع براي توليد آلياژهاي جديد آلومينيوم كه داراي خواص مكانيكي و خوردگي بهتر نسبت به قطعات توليدي از شمش‌ها هستند، معطوف گشته است. در دو دهه گذشته بررسي‌ها بر روي آلياژهاي AI سريع سرد شده بر اساس كاربرد آنها در صنايع هوا- فضا متمركز شده بود. مثال ديگر صنعت خودرو است كه در آن آلياژهاي AI- Si سريع سرد شده به خاطر استحكام فوق‌العاده بالا و مقاومت دمايي عالي (در مقايسه با آلياژهاي معمول ريختگي) استفاده فراواني مي‌تواند داشته باشد. آلياژهاي AI- Si به علت سياليت زياد كه ناشي از وجود حجم نسبتاً زياد يوتكتيك AI- Si است، از مهمترين آلياژهاي ريختگي AI محسوب مي‌شوند. اين آلياژها جزء آلياژهاي عمليات حرارتي ناپذير هستند. آلياژ A413.1 يكي از آلياژهاي بر پايه سيستم AI- Si است كه به علت مقاومت خوردگي بالا و جوش پذيري خوب داراي كاربردهاي فراوان است. وجود ذرات سخت Si در ساختار اين آلياژها، ماشين كاري آنها را مشكل ساخته است. اين محدوديت با افزايش سرعت سرد كردن برطرف مي‌گردد. سريع سرد كردن آلياژهاي AI- Si باعث جلوگيري از تشكيل ذرات Si خشن اوليه كه در طول فرآيند ريخته‌گري معمولي تشكيل مي‌شوند، مي‌شود. به علاوه، سختي (به عنوان تابعي از مقدار Si) در آلياژهاي AI- Si، با افزايش مقدار Si افزايش مي‌يابد.
لذا در اين پژوهش آلياژ آلومينيوم حاوي سيليسيم A413.1، جهت اعمال انجماد سريع براي دست‌يابي به ساختارهاي نانو انتخاب شد.