Page 68 - חוברת תקצירים
P. 68
מאור הושמנד Hoahmand.maor@ gmail.com
סהר מילר פנקר shrpnkr@gmail.com
פיתוח חומרים מרוכבים מתקדמים באמצעות דחיסה בטכנולוגיית אבקות .AMC’s
BS-21-54
מנחים: ד"ר אלעד פריאל וד"ר ניר טרבלסי (SCE).
תקציר
חומרים מרוכבים מתכתיים מבוססי אלומיניום (Aluminum Matrix Composites-AMCs) מהווים חומר מבנה אטרקטיבי בתעשיית הרכב, התעופה והחלל ותעשיית הגרעין. האטרקטיביות נובעת מהיכולת התיאורטית להנדס את התכונות המכניות והתרמיות של החומר בהתאם לשימוש ההנדסי הנדרש. טכנולוגיה מקובלת לייצור AMCs הינה שימוש במטלורגית אבקות ( PM- Powder Metallurgy). בשיטה זו, תערובת של אבקת אלומיניום ואבקת חומר מחזק קרמי או מתכתי עוברת תהליך של דחיסה בקור המלווה לאחר מכן בתהליך של חימום ממושך בטמפרטורה גבוהה (sintering) לקבלת הרכיב הסופי. שלב הדחיסה הינו שלב קריטי בייצור מכיוון שהוא מקבע את פילוג הצפיפויות הסופי ברכיב אשר משפיעים משמעותית על תכונותיו. עבור כל תערובת אבקה ניתן להגדיר את הקשר
בין הצפיפות הממוצעת באבקה כתלות בלחץ הפועל. לקשר זה קוראים, עקום הדחיסה של החומר. במסגרת פרויקט זה חקרנו תהליך דחיסה בקור של תערובת אבקת אלומיניום עם ריכוזים משקליים שונים של חומר קרמי מחזק מסוג TiB2-Titanium Diboride. במסגרת המחקר בחנו כיצד משפיעה כמות החומר המחזק בתערובת וקצב הדחיסה על עקום הדחיסה של החומר ועל הצפיפות הסופית המתקבלת. השתמשנו במודלים מתמטיים מהספרות על מנת לנתח את עקום הדחיסה ולחלץ שני קבועי חומר המגדירים אותו K,n. מכיוון שהניתוח האנליטי יכול לתת רק מדד לצפיפות הממוצעת בתהליך,
בוצע גם מידול נומרי, בשיטת האלמנט הסופי (FEM), של תהליך הדחיסה בתוכנת ABAQUS. תוצאות הפרויקט הראו כי הצפיפות היחסית, עקום הדחיסה וקבועי הדחיסה משתנים בהתאם לכמות המחזק ותוצאה זו אכן הולמת את הספרות, אך כנגדה, התקבל כי שינוי הקצב אינו משפיע על פרמטרים אלו. קבועי הדחיסה נחלצים מתוך עקום הדחיסה ולכן ניתן לקשר אליו את קבועי הדחיסה. ככל שהאחוז המשקלי של המחזק עלה בתערובת כך התקבל K גבוה ו-n נמוך. K גבוה מאופיין בעליה מהירה בצפיפות היחסית בתחילת העקום (סידור ראשוני יעיל של החלקיקים בתערובת), n נמוך מאופיין בעקום מתון וצפיפות יחסית סופית נמוכה (התנגדות למעוות פלסטי) ולהפך בהתאמה. באמצעות המודל הנומרי הבחנו כי פילוג הצפיפות בדיסקה אינו מחולק לשכבות אלא בעל צפיפות
אחידה ברוב הדגם (איור 1), למעט המעטפת החיצונית שבאה במגע עם המקב (איור 2). מילות מפתח: חומרים מרוכבים, צפיפות יחסית, P/M ,AMC , FEM.
איור 1 מבט איזומטרי של המודל הנומרי איור 2 חתך איזומטרי של תבנית הדחיסה, הממחיש את פילוג הצפיפויות בדגם. הצבע הירוק ממחיש את האבקה.
68
