Details

 Al-Fe alloys are widely utilized in various industries due to their excellent high-temperature application properties and good corrosion resistance. This research focused on investigating the effect of cooling rates on Hypoeutectic, Eutectic, and Hypereutectic Al-Fe alloys with different amounts of Zr addition (0.05 and 0.15 %wt Zr), which indicated that in the fast-cooling rate when increased cooling rates which eutectic phase was formed and enhanced spacing. Additionally, the coarse α-Al matrix phase grew with a typical dendrite shape. The effect of adding Zr is shown to promote the refinement of the eutectic phase and reduced scale size of Al dendrites shape. Different cooling rates also result to occurring different solid solubilities that play a significant role in the value hardness of specimens which indicates that fast cooling rates provide higher hardness values due to optimal arrangement of solid solutions. Furthermore, this research explores the impact of aged hardening of specimens carried out by aging at 350°C which shows that the effect of fast cooling rate and 0.15%Zr has better hardness value. 

Objective

โลหะผสมอลูมิเนียม-เหล็ก (Al-Fe alloys) เป็นโลหะที่มีน้ำหนักเบา ได้รับความนิยมสูงและมีการใช้งานที่แพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ และอุตสาหกรรมไฟฟ้า เป็นต้น  เนื่องจากความแข็งและเสถียรภาพทางความร้อนของสารประกอบเชิงโลหะ (Intermetallic) ที่อุดมไปด้วยเหล็กในเมทริกซ์อะลูมิเนียมนี้ นำไปสู่คุณสมบัติที่ทนความร้อนและต้านทานการสึกกร่อนของผิววัสดุได้ดี นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติในการต้านทานการเสียรูปของวัสดุได้ จึงเป็นเหตุผลที่ทำให้โลหะผสมอลูมิเนียม-เหล็กมีการนำไปใช้งานมากขึ้น อย่างไรก็ตาม โลหะผสมอะลูมิเนียม-เหล็ก ถูกสังเกตได้ว่ามีการก่อตัวรูปร่างคล้ายเข็มที่อุดมไปด้วยเหล็ก (Fe-rich)  พฤติกรรมนี้อาจนำไปสู่การแตกร้าวในเมทริกซ์ได้ จึงทำให้เกิดความเครียดและทำให้คุณสมบัติบางประการของโลหะผสมลดลง นอกจากนี้การก่อตัวของเฟสที่อุดมไปด้วยเหล็กนั้นยังส่งผลต่ออัตราการไหลของโลหะเหลวที่แย่ลง ซึ่งอาจส่งผลให้โลหะหล่อเกิดรอยร้าวจากการแข็งตัวได้ แม้ว่าการเพิ่มขึ้นของปริมาณเหล็กโดยน้ำหนัก จะส่งผลให้ค่าความต้านทานแรงดึงเพิ่มสูงขึ้น แต่เมื่อพิจารณาโครงสร้างจุลภาคพบว่า การเพิ่มขึ้นของปริมาณเหล็กในโลหะผสมอลูมิเนียม-เหล็ก มีผลต่อการก่อตัวของอนุภาคคล้ายเข็มที่ใหญ่ขึ้นในอลูมิเนียมเมทริกซ์และส่งผลเสียต่อวัสดุได้ จึงมีการศึกษาเพื่อปรับปรุงไม่ให้เกิดพฤติกรรมดังกล่าว และทำให้เพิ่มคุณสมบัติทางกลที่ดีขึ้น 
การเติมธาตุผสมเซอร์โคเนียมในปริมาณที่เหมาะสมสามารถปรับปรุงคุณสมบัติของโลหะผสมอลูมิเนียม-เหล็ก ที่ดีขึ้นผ่านการปรับปรุงให้อนุภาคสารประกอบเชิงโลหะ Al3Fe เปลี่ยนอนุภาคที่ละเอียดขึ้น รวมทั้งการส่งเสริมการตกตะกอนของแข็ง Al3Zr ซึ่งการทบทวนวรรณกรรม Dai และคณะ ทำการศึกษาผลของการเติมสแกนเดียมและเซอร์โคเนียมที่ปริมาณ 0 ถึง 0.35 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก และ 0 ถึง 0.14 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักตามลำดับ ต่ออัตราการแข็งตัวและคุณสมบัติทางกลของโลหะผสมอลูมิเนียม-เหล็ก แสดงให้เห็นว่าอนุภาคของสแกนเดียมและเซอร์โคเนียมช่วยทำให้เฟส Al3Fe เปลี่ยนเป็นเฟสที่ละเอียดขึ้น รวมทั้งป้องการการเติบโตของเฟส Al3Fe ด้วยการดูดซับรอบๆส่วนที่อุดมไปด้วยเหล็ก (Fe-rich) ส่งผลต่อการเพิ่มขึ้นของค่าความทนต่อแรงดึง (Tensile strength) ของชิ้นงานหลังจากการบ่มแข็ง (As-aged) จาก 160.8 MPa เป็น 233 MPa เมื่อมีการเพิ่มขึ้นของสแกนเดียมและเซอร์โคเนียม
ดังนั้นงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาอิทธิพลของอัตราการเย็นตัวและการเติมเซอร์โคเนียมที่แตกต่างกัน ต่อพฤติกรรมการบ่มแข็งของโลหะผสมอลูมิเนียม-เหล็ก ผลลัพธ์และการวิเคราะห์ที่ได้รับจากการศึกษานี้จะนำไปสู่การทำความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกการชุบแข็งในโลหะผสมอลูมิเนียม-เหล็ก ที่มีการเติมธาตุเซอร์โคเนียม  และเป็นประโยชน์สำหรับการปรับแต่งคุณสมบัติที่เหมาะสมในการศึกษาเพื่อพัฒนางานวิจัยในอนาคตต่อไป

Project Members

อนุชิต มาสทอง

ANUCHIT MASTHONG

#นักศึกษา

Member

อริสา มะสุวรรณ

ARISA MASUWAN

#นักศึกษา

Member

อรณิชา พื้นผา

ONNICHA PHUANPHA

#นักศึกษา

Member

สุวารี ชาญกิจมั่นคง

Suwaree Chankitmunkong

#อาจารย์

Advisor

Vote for this Innovation!