Permodelan termodinamik aloi al-Si-Cu untuk pemprosesan logam separa pepejal

Abstract

Pembentukan-tikso merupakan teknologi baharu untuk menghasilkan produk hampir siap dalam keadaan separa pepejal. Proses ini dapat mengurangkan makropengasingan, keliangan serta memerlukan daya pembentukan yang rendah. Sehingga kini, terdapat beberapa aloi aluminium seperti gred A319, A356 dan A357 digunakan untuk pemprosesan logam separa pepejal. Oleh itu, terdapat permintaan untuk mempelbagaikan aloi aluminium daripada gred yang lain untuk pemprosesan logam separa pepejal. Kajian ini membincangkan tentang permodelan termodinamik untuk meramal perubahan sifat aloi aluminium gred A319 apabila kandungan elemen pengaloian seperti tembaga, mangan dan ferum dipelbagaikan agar memenuhi kriteria pemprosesan logam separa pepejal. Kesemua pengiraan dalam kerja permodelan ini menggunakan perisian komersial ‘Java-based Material Properties’ (JMatPro). Pengiraan termodinamik berdasarkan persamaan ‘Scheil’ digunakan untuk menentukan julat suhu pemejalan (ΔT), kepekaan pecahan cecair (dfL/dT) dan suhu tingkap pemprosesan (ΔT30/50). Daripada pengiraan termodinamik, didapati suhu pemejalan aloi yang telah ditingkatkan %bt kandungan tembaga, mangan dan ferum menurun daripada 130 kepada 113°C manakala suhu eutektik meningkat daripada 510 kepada 515°C. Kepekaan pecahan cecair pula berkurangan daripada 0.017 kepada 0.007°C-1 manakala suhu tingkap pemprosesan menurun daripada 26 kepada 24°C. Tindak balas perduaan eutektik pula berlaku antara 30 dan 50% pecahan cecair untuk kesemua kumpulan aloi. Gambarajah fasa digunakan untuk mengetahui fasa sebatian antara logam seperti β-Al5FeSi dan Al2Cu yang terbentuk dalam aloi tersebut. Hasil daripada permodelan termodinamik ini menunjukkan kesesuaian aloi yang dipelbagaikan %bt elemen tembaga, mangan dan ferum digunakan untuk pemprosesan logam separa pepejal.