18127

15807

كارشناسي ارشد

استخراج فلزات

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

ز، 76 ص. : مصور، جدول، نمودار

مسعود پنجه پور

فتح اله كريم زاده، عباس بهرامي

1401/09/26

كتابنامه

مهندسي مواد

مهندسي مواد

1401/09/26

2879955

سيستم سه‌تايي Ti-Al-C داراي تركيبات و آلياژهاي بسيار مهم و موردتوجهي است كه يكي از مهم‌ترين آن‌ها، فاز مكس Ti3AlC2 مي‌باشد. فازهاي مكس، نيتريدها يا كاربيدهاي نانولايه سه¬تايي بوده كه ويژگي¬هاي شگفت‌انگيزي را به¬صورت تركيبي از خواص ويژه فلزها و سراميك¬ها، شامل قابليت ماشين¬كاري، هدايت حرارتي و الكتريكي، مقاومت خوردگي و اكسيداسيون و مقاومت در برابر شوك حرارتي نشان مي¬دهند. در حال حاضر Ti3AlC2 به عنوان پركاربردترين فاز مكس به علت خواص خودترميمي به خصوص در دماي بالا مورد توجه مي‌باشد. با اين¬ حال مواردي همچون خواص مكانيكي نسبتا پايين، كاربرد اين تركيب را محدود ساخته‌است. يكي از راه‌هاي بهبود خواص ساختاري و مكانيكي اين فازها جانشيني ساير عناصر به صورت محلول جامد، در شبكه فاز مكس مي‌باشد. لذا در اين پژوهش عناصر موليبدن و بور به طور جزئي به جاي عناصر تيتانيوم و كربن در سيستم سه‌تايي Ti-Al-C افزوده شده و امكان جايگزيني اين عناصر در ساختار فاز مكس بررسي شد. به همين منظور ابتدا پودر عناصر اوليه به نسبت¬هاي استوكيومتري توسط آسياب سياره¬اي مخلوط شد و سپس به كمك دستگاه پرس هيدروليك سرد، فشرده سازي آن¬ها انجام شد. به منظور دستيابي به فازهاي مكس، نمونه¬ها با استفاده از سنتز خوداحتراقي در كوره قوس تحت خلاء توليد شدند كه موجب دستيابي به فاز مكس به ميزان بيش از 80 درصد در نمونه Ti3AlC2 گرديد. بررسي هاي فازي انجام شده به كمك پراش پرتو ايكس نشان داد كه استفاده از بور در ساختار فاز Ti3AlC2 درصد فاز مكس را كاهش داده و باعث كاهش ثابت a و افزايش ثابت c شبكه كريستالي شده¬است كه مجموع اين دو عامل، موجب عدم جابجايي محسوس الگوهاي پراش پرتو ايكس شده¬است. براساس نتايج پراش پرتو ايكس به نظر مي رسد موليبدن بصورت جانشيني در مكان‌هاي اتمي تيتانيوم در ساختار فاز مكس قرار مي گيرد كه باعث كاهش پارامترهاي a و c شبكه كريستالي فاز مكس مي شود. بررسي¬هاي ريزساختاري و شكست¬نگاري نمونه¬ها، ساختار لايه‌اي را در تمامي نمونه¬ها نشان مي¬دهد كه مشخصه اصلي ساختار فازهاي¬ مكس مي¬باشد.

The Ti-Al-C ternary system contains several important phases including the Ti3AlC2 max phase. Max phases are ternary nanolayered nitrides or carbides, showing exceptional properties including machinability, thermal and electrical conductivity, corrosion resistance, and thermal shock resistance. Ti3AlC2 is one of the most usable Max phases due to its self-healing properties specially at high temperatures. However, some properties such as relatively low mechanical properties have limited the applications of this compound. One way to improve the structural and mechanical properties of these phases is the substitution of other elements in the form of solid solution in the Max phase structure. In this research, molybdenum and boron elements were added as replacement for titanium and carbon elements in the Ti-Al-C ternary system. For this purpose, the elemental powders were mixed in stoichiometric values by a planetary mill, and then, cold pressed uniaxially. The pressed tablets were then subjected to self-propagating synthesizing, which resulted in obtaining a high percentage (80%) of Max phase in the Ti3AlC2 sample. Phase investigations were conducted with the help of XRD, SEM and EDX. The results showed that boron substitution in the Ti3AlC2 phase structure reduced the fraction of Max phase and additionally the lattice constant a, reduced while lattice constant c, increased because no shift in XRD peaks was observed. The XRD results after adding molybdenum to the Max phase confirmed the substitution of molybdenum in the titanium sites, reducing the lattice constants of produced Max phase. The microstructural and fracture studies of the samples showed a layered structure in all the samples, which is the main characteristic of Max phases.

محمدحسين عنايتي , مهران نحوي

مسعود پنجه پور

فتح اله كريم زاده، عباس بهرامي