الملخص
تستخدم سبائك ألومنيوم الصب (Aluminum Casting Alloys) نوع 356 و 319 و390 في إنتاج أجزاء محركات المركبات الآلية . وتولي شركات تصنيع السيارات اهتماما كبيراً لتطوير سبائك ألومنيوم الصب المحتواة على المركب سليسيدات المغنيسيوم (Mg2Si Compound) لغرض استخدامه في إنتاج مكونات المحرك مثل رؤوس الاسطوانات، كتل المحركات، ومكابس المحركات. إن كمية المغنيسيوم المحتواة في سبائك الصب الألومنيوم – السليكون (Al-Si) محددة بنسبة 1 إلي %2 وذلك للتقليل من تكوين صفائح (Platelets) المركب سليسيدات المغنيسيوم الكبيرة والمتصلة بعضها ببعض والتي تسبب في هشاشة السبائك. في هذه الدراسـة تـم استخدام المجهـر الضـوئي (Optical Microscopy (OP)) وحيـود الاشعـة السينيـة (X-ray Diffraction (XRD)) لمعرفة مدي تأثير إضافة معدن البريليوم على شبيكة (Lattice) الألومنيوم وشبيكة المركب سليسيدات المغنيسيوم المترسبة في سبيكة الصب الالـومنيوم – 13% سليسيدات المغنيسيـوم (Al -13%Mg2Si). وتحليل المعلومات المتحصل عليها من طريقة حيود الاشعة السينية دلت على زيادة في ثابت الشبيكة لوحدة خلية المحلول الجامد للألومنيوم من 0.40520 إلي 0.40585 نانومتر للسبيكة التي احتوت على معدن البريليوم، ويبين هذا أن معدن البريليوم يزيد من إمكانية ذوبانية نسب المغنيسيوم إلي السليكون (Mg/Si Ratio) في المحلول الجامد للألومنيوم ، وكذلك زيادة ثابت شبيكة وحدة خلية سليسيدات المغنيسيوم من 0.63570 إلي 0.63670 نانومتر، ويدل هذا على اندماج ذرات معدن البريليوم في وحدة خلية سليسيدات المغنيسيوم، ويرجح ذلك إلي تنقية الاطوار المترسبة. وأوضحت النتائج المجهرية بان الحبيبات الخشنة الخلوية الكبيرة للبنية اليوتكيتية (بنية رقائقية) لسبيكة الصب قد تغيرت إلي حبيبات رفيعة خلوية صغيرة وذلك باحتواء السبيكة على معدن البريليوم. وبالمقارنة بين البنية الدقيقة للسبائك الملدنة أوضحت النتائج أن معدن البريليوم يزيد من كثافة المركب سليسيدات المغنيسيوم المترسبة ، ويصغر حجمها ، ويفصلها عن بعضها.
ABSTRACT
The automotive industries currently use aluminum casting alloys type 356, 319, and 390 for the production of automotive engine parts. It is the interest for automotive industries to develop aluminum casting alloys containing Mg2Si compound for potential application in the automotive engine components, including cylinder heads, engine blocks and engine pistons. The Mg content in the Al-Si casting alloys is restricted to 1-2%, in order to minimize the formation of large interconnected platelets of Mg2Si compound which embrittle the alloys. In this study Optical (OP) microscopy and X-ray diffraction (XRD) were used to determine the effect of beryllium (Be) addition on the lattice parameter of aluminum solid solution (Al (α)) and Mg2Si dispersion phase of the Al -13%Mg2Si alloy. The analysis of XRD data indicates an increase in the lattice parameter of aluminum unit cell (from 0.40520 to 0.40585 nm) for the Be-containing alloy, suggesting that beryllium may increase the solubility of Mg/Si ratio in the solid solution. The lattice parameter of Mg2Si unit cell also expanded (from 0.63570 to 0.63670 nm), indicating beryllium incorporation into the Mg2Si unit cell, is associated with the refinement of the precipitating phases. The optical results show that the large cellular coarse grains of the eutectic structure (lamellar structure) or as-cast structure of the base alloy are broken down into smaller cellular fine grains when the beryllium is contained in the base alloy. A comparison of the microstructures of the annealed alloys shows that beryllium increases the density, reduces the size of the precipitating phase, and breaks down the interconnected platelets of the dispersion phases. The above findings indicate that the beryllium enhances nucleation process and a refinement of precipitating phase has occurred.
