พฤติกรรมการแข็งตัวของโลหะผสมอะลูมิเนียม-ซิลิคอน ไฮเปอร์ยูเทกติกที่หล่ออย่างต่อเนื่อง

Abstract

โลหะผสมอะลูมิเนียม-ซิลิคอนไฮเปอร์ยูเทคติก มีคุณสมบัติด้านการต้านทานการสึกหรออย่างดีเยี่ยม อีกทั้งยังมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ แต่ซิลิคอนปฐมภูมิที่เกิดขึ้นในโลหะผสมไฮเปอร์ยูเทกติกนั้นมีขนาดใหญ่ และมีความแข็งสูง ชิ้นงานจึงมีความเหนียวลดลง ทำให้เปราะเกิดการแตกร้าวภายในชิ้นงานได้ง่าย ซึ่งไม่เหมาะต่อการนำไปใช้งาน ดังนั้นในงานวิจัยนี้ จึงได้ทำการศึกษาพฤติกรรมการแข็งตัวของโลหะผสมอะลูมิเนียม-ซิลิคอนไฮเปอร์ยูเทกติกที่หล่ออย่างต่อเนื่อง โดยประยุกต์ใช้การสั่นเนื่องจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ต่ำ (low frequency electromagnetic vibration; LFEV ) โดยทำการศึกษาผลของความถี่ในขดลวดกระแสสลับ และการเติมธาตุโครเมียม และ/หรือเหล็ก ต่อการเปลี่ยนแปลงของขนาดของซิลิคอนปฐมภูมิของโลหะผสมอะลูมิเนียม ที่ผสมซิลิคอน 20 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก โดยชิ้นงานหล่อมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 มิลลิเมตร ซึ่งพบว่าที่ความถี่ต่ำกว่า 37 Hz ซิลิคอนปฐมภูมิมีการกระจายตัวไม่สม่ำเสมอเนื่องจากเกิดการปั่นป่วนภายในน้ำโลหะอย่างรุนแรง ในการทดลองขนาดเฉลี่ยของซิลิคอนปฐมภูมิมีขนาดเล็กที่สุดที่ความถี่ 27 Hz โดยมีขนาดของซิลิคอนปฐมภูมิประมาณ 19 ไมครอน และภายใต้การสั่นภายในน้ำโลหะอย่างรุนแรงที่ 15 Hz การเติมโครเมียม ช่วยให้เกิดซิลิคอนปฐมภูมิที่มีขนาดเล็กละเอียด (โดยมีขนาดของซิลิคอนปฐมภูมิเฉลี่ยประมาณ 18 ไมครอน) และการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ เนื่องจากการเกิด Si2Cr ขึ้นก่อนซิลิคอนปฐมภูมิ ซึ่งทำให้น้ำโลหะมีความหนืดมากขึ้น จึงทำให้สามารถป้องกันการลอยขึ้นไปเกาะกลุ่มกันของซิลิคอนปฐมภูมิได้