ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

โครงสร้างจุลภาคและสมบัติของวัสดุผสม อะลูมินา/อะลูมิเนียม ที่ผลิตโดยการขึ้นรูปผงอะลูมิเนียมและผงซิลิกาที่ได้จากการเผาแกลบ

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : โครงสร้างจุลภาคและสมบัติของวัสดุผสม อะลูมินา/อะลูมิเนียม ที่ผลิตโดยการขึ้นรูปผงอะลูมิเนียมและผงซิลิกาที่ได้จากการเผาแกลบ
นักวิจัย : ธาชาย เหลืองวรานันท์
คำค้น : alumina , aluminum-copper alloy , Composite , insitu , mmc , วัสดุผสม , วัสดุเสริมแรง , อะลูมินา , โลหะผสมอะลูมิเนียม-ทองแดง
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2553
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=MRG4980052 , http://research.trf.or.th/node/2198
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อผลิตวัสดุผสมอะลูมิเนียมเสริมแรงด้วยอะลูมินา โดยศึกษาผลของการอัดขึ้นรูป อุณหภูมิและเวลาในการให้ความร้อน และการตีขึ้นรูปร้อน ที่ทำให้เกิดปฏิกริยาเคมีระหว่างซิลิกาอสัณฐานที่ได้จากการเผาแกลบกับผงอะลูมิเนียมในสถานะของแข็ง และศึกษาลักษณะโครงสร้างจุลภาคของอะลูมินาที่ได้จากปฏิกริยาเคมี การกระจายตัวของอะลูมินาและซิลิกอนที่เกิดขึ้นในเนื้ออะลูนิเนียมภายหลังการเกิดปฏิกริยาเคมี ตลอดจนศึกษาสมบัติทางกลของวัสดุผสมที่ผลิตได้ด้วยการวัดความแข็ง การวิจัยนี้ประสบความสำเร็จในการผลิตวัสดุผสม อะลูมิเนียม/อะลูมินา โดยกรรมวิธีโลหะผง โดยมีวัสดุเนื้อพื้นเป็นโลหะผสม Al-4wt%Cu และวัสดุเสริมแรงเป็น Al2O3 ซึ่งได้จากปฏิกริยาเคมีระหว่างผงซิลิกาและผงอะลูมิเนียมในระหว่างการอบให้ความร้อนแก่ชิ้นงาน (In situ) ผงซิลิกาที่ใช้ผลิตจากวัตถุดิบจากธรรมชาติคือแกลบข้าว การวิเคราะหชิ้นงานที่ผลิตได้ด้วย Optical Microscope Scanning Electron Microscope, Electron Dispersive Spectroscopy, และ X-ray Diffractometer พบว่าโครงสร้างจุลภาคของชิ้นงานปรากฏเฟสต่างๆคือ Al Al2Cu Si Al2O3 และ Si และปฏิกริยาเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างการอบให้ความร้อนแก่ชิ้นงานคือ Al(s,l) + SiO2(s)  Al2O3(s) + Si(s) ปฏิกริยาเคมีเกิดขึ้นรอบผงอนุภาคซิลิกาที่ผสม ในบริเวณที่ผงซิลิกามีขนาดใหญ่จะทำให้ปฏิกริยาเกิดขึ้นอย่างไม่สมบูรณ์ทำให้มีซิลิกาตกค้างอยู่ภายในชิ้นงาน และทำให้มีรูพรุนในบริเวณดังกล่าวด้วย การเกิดปฏิกริยาเคมีนี้ไม่สามารถตราจพบได้ด้วย Differential Thermal Analysis คาดว่าเนื่องจากการเกิดปฏิกริยาเคมีถูกควบคุมด้วยความสมบูรณ์ของผิวสัมผัสระหว่างผงอนุภาค การตีขึ้นรูปร้อนจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการขึ้นรูปชิ้นงานเพื่อให้ผงซิลิกาและอะลูมิเนียมมีการสัมผัสกันอย่างสมบูรณ์ และอบชิ้นงานด้วยความร้อนในภายหลังเพื่อเกิดปฏิกริยาเคมีเกิดเฟสเสริมแรง จากผลการวิจัยพบว่า ค่าตัวแปรในการการผลิตวัสดุผสม อะลูมิเนียม/อะลูมินา Al-4wt%Cu / 15vol%RHA มีดังนี้ ผสมผงอนุภาคในสัดส่วนที่เหมาะสม แล้วอัดขึ้นรูปที่อุณหภูมิห้องด้วยความดัน 3 kgf/cm2 จากนั้นเผาผนึกที่อุณหภูมิ 650oC เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ปล่อยให้เย็นตัวในเตา จากนั้นให้ความร้อนแก่ชิ้นงานจนถึงอุณหภูมิ 600oC และตีขึ้นรูปร้อนสามครั้งอย่างต่อเนื่องด้วยความดัน 600, 250, 250 MPa ตามลำดับ ในแม่พิมพ์อุณหภูมิ 315oC เมื่อชิ้นงานเย็นตัวแล้ว จึงอบให้ความร้อนอีกครั้งหนึ่งที่อุณหภูมิ 630oC เป็นเวลา 10 ชั่วโมง เพื่อให้การเผาผนึกสมบูรณ์ยิ่งขึ้นและเกิดเฟสเสริมแรง Al2O3 การใช้อุณหภูมิที่สูงเกินไปในแต่ละกระบวนการจะส่งผลให้ชิ้นงานเกิดการบวมและมีรูพรุนรูปวงรีแคบบริเวณใจกลาง การใช้อุณหภูมิที่ต่ำเกินไปจะทำให้การเผาผนึกไม่สมบูรณ์และไม่เกิดปฏิกริยาเคมีที่เกิดเฟสเสริมแรงขึ้น อุณหภูมิ เวลา และอัตราการให้ความร้อนในระหว่างการเผาผนึก ไม่มีผลต่อความหนาแน่นของชิ้นงานภายหลังการเผาผนึก ปริมาณของซิลิกาที่ผสมมีผลต่อความหนาแน่นของชิ้นงาน โดยเฉพาะหากปริมาณของซิลิกามากกว่า 10 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร จะทำให้มีรุพรุนตกค้างในชิ้นงานปริมาณมาก ปริมาณทองแดงที่ผสมคือ 4 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ช่วยให้การเผาผนึกเป็นไปได้ง่ายขึ้นด้วยกลไก Liquid Phase Sintering และ Al-4wt%Cu เป็นส่วนผสมที่เหมาะและการอบชุบแบบตกตะกอนเพื่อเพิ่มความแข็งแรงแก่วัสดุเนื้อพื้นต่อไป สมบัติทางกลของชิ้นงานซึ่งตรวจสอบด้วยความแข็งแบบวิกเกอร์ พบว่ามีค่าในช่วง 70-90 Hv สำหรับวัสดุเนื้อพื้น และมีค่าในช่วง 140-200 Hv สำหรับวัสดุเสริมแรง ความแข็งของเนื้อพื้นที่ไม่สูงนักเนื่องจากเนื้อพื้นเป็นอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ ส่วนความแข็งของบริเวณของเฟสเสริมแรงมีค่าค่อนข้างต่ำเช่นกันคาดว่า เกิดจากขนาดของเฟสเสริมแรงเล็กกว่าขนาดของหัวกดวัดความแข็งมาก ทำให้ค่าความแข็งที่ได้ผิดเพี้ยน และอาจมีรูพรุนที่ตกค้างในชิ้นงาน ข้อเสนอแนะต่อการปรับปรุงการผลิตคือจำเป็นต้องคัดร่อนขนาดแกลบให้มีขนาดเล็กมาก เพื่อให้เกิดปฏิกริยาเคมีโดยสมบูรณ์ และ อาจจำเป็นต้องตีขึ้นรูปร้อนอีกครั้งหนึ่งภายหลังการอบให้ความร้อน เพื่อลดการบวมพองและปริมาณรูพรุน ช่วยเพิ่มความหนาแน่นของชิ้นงาน และจะทำให้ได้ชิ้นงานที่มีขนาดรูปร่างที่แน่นอน

บรรณานุกรม :
ธาชาย เหลืองวรานันท์ . (2553). โครงสร้างจุลภาคและสมบัติของวัสดุผสม อะลูมินา/อะลูมิเนียม ที่ผลิตโดยการขึ้นรูปผงอะลูมิเนียมและผงซิลิกาที่ได้จากการเผาแกลบ.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
ธาชาย เหลืองวรานันท์ . 2553. "โครงสร้างจุลภาคและสมบัติของวัสดุผสม อะลูมินา/อะลูมิเนียม ที่ผลิตโดยการขึ้นรูปผงอะลูมิเนียมและผงซิลิกาที่ได้จากการเผาแกลบ".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
ธาชาย เหลืองวรานันท์ . "โครงสร้างจุลภาคและสมบัติของวัสดุผสม อะลูมินา/อะลูมิเนียม ที่ผลิตโดยการขึ้นรูปผงอะลูมิเนียมและผงซิลิกาที่ได้จากการเผาแกลบ."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2553. Print.
ธาชาย เหลืองวรานันท์ . โครงสร้างจุลภาคและสมบัติของวัสดุผสม อะลูมินา/อะลูมิเนียม ที่ผลิตโดยการขึ้นรูปผงอะลูมิเนียมและผงซิลิกาที่ได้จากการเผาแกลบ. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2553.