ผลของคอปเปอร์ฟอสไฟด์ที่มีต่อการแข็งตัวและโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมอะลูมิเนียม-ซิลิคอนชนิดไฮเปอร์ยูเทกติก

Abstract

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อทราบถึงกลไกและข้อกำหนดของการลดขนาดซิลิคอนปฐมภูมิ จึงได้ทดลองเติมสารประกอบ Cu3P ลงในโลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีปริมาณซิลิคอนร้อยละ 15 20 และ 25 โดยน้ำหนัก กำหนดให้ปริมาณฟอสฟอรัสที่เติมอยู่ในช่วงร้อยละ 0-0.1 โดยน้ำหนักการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคพบว่า ซิลิคอนปฐมภูมิมีขนาดเล็กลงและกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณฟอสฟอรัสที่เติม เพื่อทราบถึงปริมาณของฟอสฟอรัสที่สามารถละลายและคงอยู่ในโลหะผสมจึงได้ทำการตรวจวัดปริมาณฟอสฟอรัสในชิ้นงานหล่อด้วยวิธีเคมีวิเคราะห์ ในส่วนของการคำนวณลำดับการแข็งตัวของโลหะผสม 3 ธาตุที่ประกอบด้วยอะลูมิเนียมซิลิคอนและฟอสฟอรัสได้ใช้การขยายผลแบบจำลองเทอร์โมไดนามิกส์ของสารละลายแบบ regular และ sub-regular สำหรับระบบ 2 ธาตุ ผลการคำนวณความสามารถในการละลายของฟอสฟอรัสในโลหะผสมนั้นสอดคล้องกับผลการตรวจวัดปริมาณฟอสฟอรัสในชิ้นงานหล่อ กล่าวคือความสามารถในการละลายของฟอสฟอรัสในโลหะผสมเพิ่มสูงขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้นและลดลงเมื่อปริมาณซิลิคอนในโลหะผสมสูงขึ้น และการวิเคราะห์ทางเทอร์โมไดนามิกส์ยังช่วยให้ทราบถึงปริมาณฟอสฟอรัสที่ละลายในโลหะผสมที่น้อยที่สุดที่จะทำให้เกิดการลดขนาดซิลิคอนปฐมภูมิได้ด้วยกลไกการเกิดนิวเคลียสเทียม ส่วนผลการทดลองสื่อให้เห็นว่าปริมาณฟอสฟอรัสที่เติมเพื่อให้การลดขนาดซิลิคอนปฐมภูมิได้ผลโดยสมบูรณ์ควรที่จะมีค่ามากกว่าความสามารถในการละลายของฟอสฟอรัส ณ อุณหภูมิที่ใช้เติม