بررسي مكانيزم سنتز احتراقي تركيبات بين فلزي آلومينايد تيتانيوم با استفاده از شبيه سازي ديناميك مولكولي

چكيده فارسي :

چكيده فرايند سنتز احتراقي به دليل آزاد سازي انرژي باال و كوتاهي زمان فرايند روشي موثر و اقتصادي در توليد تركيبات بين فلزي Ti Al مي باشد الزم به ذكر است كه به دليل سرعت بسيار باالي اين فرايند مشاهدات تجربي مستقيم در تعيين مكانيزم واكنش بسيار مشكل بوده و نياز به ابزار با دقت و وضوح باال دارد از اين رو در تحقيق حاضر روش شبيهسازي ديناميك مولكولي به عنوان جايگزيني مناسب براي بررسي رفتار اتمي سيستم و مكانيزم انجام واكنش سنتز احتراقي انفجاري مورد استفاده قرار گرفته است در اين روش با استفاده از كد LAMMPS و به كارگيري پتانسيل EAM اثر استوكيومتري كوپلهاي نفوذي Ti Al بر مكانيزم واكنش سنتز احتراقي انفجاري و دماي آدياباتيك مورد بررسي قرار گرفته است پس از انجام مراحل شبيهسازي جهت مقايسه نتايج حاصله با نتايج تجربي نمونههايي با نسبت استوكيومتري مشابه شرايط شبيه سازي از پودرهاي Al و Ti تهيه شده و سپس تحت فرايند سنتز احتراقي انفجاري قرار گرفتند در ادامه بهمنظور بررسي فازي نمونهها و تعيين زمان انجام واكنش آزمون پراش پرتو ايكس XRD و روش فيلمبرداري در حين سنتز مورد استفاده قرار گرفته است نتايج به دست آمده حاكي از آن است كه محصوالت تشكيل شده در حين واكنش سنتز احتراقي انفجاري زمان شروع و پايان واكنش و نيز دماي آدياباتيك نهايي به نسبت استوكيومتري Ti Al در نمونهي اوليه بستگي دارد اما صرفنظر از نسبت استوكيومتري ترتيب تشكيل فازها مطابق با نمودار فازي Ti Al و از سمت تركيبات با درصد Al باالتر ميباشد در واقع واكنش سنتز احتراقي انفجاري در نمونههاي كوپل نفوذي با يك مرحلهي نفوذ اتمهاي Ti در Al و تشكيل محلول فوق اشباع در ابتداي واكنش شروع شده است پس از آن با ادامه يافتن نفوذ اتمها و رسيدن به تركيب مناسب اليه محصول اوليه به صورت 3 TiAl تشكيل گرديده است در مرحلهي پاياني نيز اليه محصول رشد يافته و شرايط براي تبديل به تركيبات جديد به وجود آمده است در تمامي نمونهها اليه محصول نهايي داراي تركيبي معادل با نسبت استوكيومتري نمونهي اوليه بوده است به طور كلي سرعت تشكيل اليه محصول اوليه و پيشروي واكنش به دو عامل ضريب نفوذ اتمها و نيز اختالف غلظت بستگي دارد دماي آدياباتيك نهايي نيز در نمونههاي مختلف به ترتيب با افزايش نسبت Ti Al برابر با 5671 0181 0981 0881 و 1525 K بوده است در بررسي آزمايشگاهي نيز مشخص شد كه سرعت انجام واكنش با افزايش نسبت Ti Al كاهش يافته و فازهاي تشكيل شده در نمونهها از تركيباتي با Al بيشتر به سمت تركيباتي با درصد Al كمتر پيش رفته است لذا نتايج حاصل از روش شبيه سازي وروش تجربي در تاييد يكديگر ميباشد در مجموع نتايج به دست آمده نشان ميدهد كه ترتيب تشكيل اليههاي محصول و تركيب آنها از سمت تركيبات با درصد Al باالتر به سمت تركيبات با درصد Al پايينتر ميباشد و نفوذ مهمترين عامل كنترل كننده واكنش است كلمات كليدي تركيبات بين فلزي آلومينايدهاي تيتانيم فرايند سنتز احتراقي انفجاري شبيه سازي ديناميك مولكولي

كياني، ليلا

بررسي مكانيزم سنتز احتراقي تركيبات بين فلزي آلومينايد تيتانيوم با استفاده از شبيه سازي ديناميك مولكولي

فرايند سنتز احتراقي انفجاري