13830

12572

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد

۱۳۹۷

دوازده، ۷۶ص.: مصور، جدول، نمودار

مسعود پنجه‌پور، محمود مرآتيان

محمدحسين عنايتي، مهدي احمديان

1397/06/24

كتابنامه

مواد

مهندسي مواد

ID12572

چكيده آلومينايدهاي تيتانيوم يكي از انواع پركاربرد تركيبات بينفلزي هستند كه بهدليل خواصي نظير چگالي كم و مقاومت به خوردگي مناسب در دماهاي باال همواره كاربردهاي فراواني در صنايع خودروسازي و هوافضا داشتهاند عمدهترين روش توليد اين تركيبات به دو دسته روشهاي حالت جامد و حالت مذاب تقسيم ميشوند مهمترين مشكل اين روشها جدايش فازي و كندي نفوذ و لذا عدم حصول ساختاري همگن و تكفاز است از اينرو هدف اصلي اين پژوهش تجميع دو روش فوق در روشي متشكل از فعالسازيهاي مكانيكي و حرارتي بهطور همزمان براي توليد آلومينايدهاي تيتانيوم بهويژه تركيب TiAl بررسي مكانيزم تشكيل آن و همچنين بررسي روشي جهت تسريع فرايند نفوذ در اين تركيبات ميباشد بههمين منظور از سه روش مجزاي آسياكاري گرم تفجوشي پالسمايي جرقهاي SPS و كوپل فرايندهاي سنتز احتراقي SHS و SPS استفاده شد در اين پژوهش پودرهاي آلومينيوم و تيتانيوم خالص با نسبت استوكيومتري تركيب TiAl با هم مخلوط و در دماي 008 درجه سانتيگراد بهمدت 21 و 81 ساعت تحت آسياكاري گرم قرار گرفت در روش دوم فرايند SPS دومرحلهاي انجام شد بهطوريكه در مرحله اول نمونه در دماي 087 درجه سانتيگراد و فشار 5 MPa بهمدت 01 دقيقه قرار داده شد و سپس در مرحله دوم فشار به 40 MPa افزايش يافت و نمونه در دماهاي 009 0001 و 0501 درجه سانتيگراد براي زمانهاي 01 تا 03 دقيقه نگه داشته شد در روش سوم پس از انجام فرايند SHS نمونه بهشكل پودر درآمد و در فشار 40 MPa در دماهاي 0001 0011 و 0511 درجه سانتيگراد بهمدت 01 دقيقه تحت فرايند SPS قرار گرفت بهمنظور بررسيهاي فازي و ريزساختاري محصوالت ايجادشده از آزمونهاي XRD و SEM استفاده شد همچنين براي مشخصشدن تركيب شيميايي نقاط مختلف در ريزساختار نمونه آناليز EDS انجام گرفت نتايج حاصل از بررسيهاي صورتگرفته روي محصوالت ايجادشده در هر سه روش نشان ميدهد كه در اثر واكنش بين تيتانيوم جامد و مذاب آلومينيوم فاز 3 TiAl بهعنوان نخستين محصول واكنش تشكيل ميشود سپس در اثر نفوذ Al از 3 TiAl بهدرون Ti تركيب Ti3Al در فصل مشترك 3 Ti TiAl شكل ميگيرد در ادامه فرايند فاز 2 TiAl در فصل مشترك TiAl3 Ti3Al تشكيل ميشود و در نهايت تركيب TiAl نيز در فصل مشترك TiAl2 Ti3Al بهوجود ميآيد در واقع نفوذ اتمهاي آلومينيوم از مناطق غني از Al به مناطق فقيرتر مهمترين مكانيزم كنترلكننده سرعت تشكيل تركيب بينفلزي TiAl ميباشد كلمات كليدي مكانيزم تركيب بينفلزي TiAl سنتز احتراقي تفجوشي پالسمايي جرقهاي فعالسازي مكانيكي حرارتي

Study on the formation mechanism of TiAl intermetallic compound by the coupling of combustion synthesis and mechanical thermal activation processes Ali Jafari ali jafari@ma iut ac ir 06 23 2018 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisors Dr M Panjepour Assoc Prof E Mail panjepour@cc iut ac irDr M Meratian Assoc Prof E Mail meratian@cc iut ac irAbstractTitanium aluminides are one of the most widely used intermetallic compounds that havebeen used extensively in automotive and aerospace industries due to its low density andcorrosion resistance at high temperatures The main method for producing these compoundsis divided into two types of solid state and molten state The major problem with thesemethods is phase separation slow diffusion rate and the lack of homogeneous structure andsingle phase Therefore the main objective of this study was to combine the two methods ina method of simultaneous mechanical and thermal activation for the production of titaniumaluminides especially TiAl the mechanism of its formation and also a method foraccelerating the diffusion process in these compounds For this purpose three distinctmethods of hot milling spark plasma sintering SPS and the coupled processes ofcombustion synthesis SHS and SPS was used For this reason pure powders of aluminumand titanium were mixed with a stoichiometric ratio of TiAl compound In the first method this mixture was milled at 800 C for 12 and 18 hours In the second method the two stepSPS process was performed so that in the first step the sample was heated at 780 C and apressure of 5 MPa for 10 minutes then in the second step the pressure was increased to 40MPa and the samples were heated at different temperatures 900 1000 and 1050 C for 10to 30 minutes In the third method after performing the SHS process the sample was crushedand heated at a pressure of 40 MPa and different temperatures 1000 1100 and 1150 C for 10 minutes in the SPS process The phase and microstructure of products wereinvestigated by XRD and SEM tests As well as for the identification of the chemicalcomposition of different parts of the sample microstructure EDS analysis was performed The results obtained in all three methods indicated that due to the reaction between solid Tiand molten aluminum TiAl3 phase is formed as the first reaction product Then due to thediffusion of Al from TiAl3 to Ti the Ti3Al forms in the Ti TiAl3 interface By continuing theprocess TiAl2 phase is formed in the TiAl3 Ti3Al interface and finally TiAl is also formedin the TiAl2 Ti3Al interface Consequently the diffusion of aluminum atoms from Al richregions to poor regions is the most important mechanism for controlling the formation of theTiAl intermetallic compound Keywords Mechanism TiAl intermetallic compound Combustion synthesis Spark plasmasintering Mechanical thermal activation

مسعود پنجه‌پور، محمود مرآتيان

محمدحسين عنايتي، مهدي احمديان