19306

16716

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

دوازده، 88 ص. : مصور، جدول، نمودار

1402/12/15

كتابنامه

مواد و متالورژي

مهندسي مواد

1402/12/21

23002758

تركيب بين فلزي NiAl يك نمونه از آلياژهاي بين فلزي است كه داراي خواص منحصر بفردي از جمله چگالي پايين، نقطه ذوب بالا، مقاومت عالي در برابر خوردگي، پايداري حرارتي خوب، هدايت الكتريكي مناسب و نسبت استحكام به وزن بالا مي باشد. به دليل مقاومت عالي در برابر اكسيداسيون و خواص مكانيكي استثنايي در دماهاي بالا در آلياژ NiAl ، اين آلياژ به عنوان يك انتخاب عالي براي استفاده در پره موتور هواپيما مورد بررسي قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، تاثير افزودن عنصر قلع بر ريزساختار و خواص مكانيكي تركيب بين فلزي NiAl مورد بررسي قرار گرفت. براي اين منظور نمونه هايي همراه با مقادير مختلف عنصر قلع به روش ريخته گري دقيق ساخته شدند. مواد اوليه جهت آلياژسازي اوليه درون كوره قوس الكتريكي قرار گرفت و سپس به منظور همگن سازي آلياژ و جلوگيري از ايجاد حفره انقباضي، از كوره القايي و كوره بريجمن استفاده شد. نمونه ها براي انجام آزمون هاي مختلف در ابعاد مورد نظر برش داده شدند. نتايج ميكروسكوپ نوري نشان داد كه افزودن عنصر قلع سبب ريز دانه تر شدن آلياژ مي شود اما افزودن بيشتر آن، منجر به تشكيل فاز Ni3Sn2 در ساختار مي گردد. با افزايش مقدار قلع، كسر حجمي فاز Ni3Sn2 نيز افزايش مي يايد. با توجه به الگوي پراش پرتوي ايكس بدست آمده از نمونه ها، مشاهده شد كه پيك هاي مربوط به فاز Ni3Sn2 در غلظت بيشتر از يك درصد اتمي قلع ظاهر مي گردد. بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي روي نمونه ها نشان مي دهد كه فاز Ni3Sn2 غالبا روي مرزدانه هاي آلياژ تشكيل مي شود. آناليز EDS نشان داد كه حد حلاليت عنصر قلع در تركيب بين فلزي NiAl در دماي محيط حدود 35 / 0 درصد اتمي مي باشد. افزودن 5 / 0 درصد اتمي عنصر قلع توانست شكل پذيري و استحكام فشاري آلياژ NiAl را در دماي محيط بهبود بخشد و كرنش شكست فشاري را بيشتر از 9 درصد افزايش دهد. همچنين افزودن قلع باعث شد كه سختي ويكرز اندازه گيري شده آلياژ NiAl افزايش يابد. همچنين ميكروسكوپ الكتروني روبشي بر روي سطوح شكست نمونه هاي فشاري صورت گرفت و مشاهده شد كه نمونه هاي داراي قلع، حالت شكست درون دانهاي را از خود نشان مي دهند.

NiAl intermetallic compounds are a group of intermetallic alloys that has unique properties such as low density, high melting point, excellent corrosion resistance, good thermal stability, great electrical conductivity and high strength-to-weight ratio. NiAl alloy has been investigated as an excellent candidate for use in aircraft engine blades, Due to Excellent oxidation resistance and exceptional mechanical properties at high temperatures in this alloy. In the present study, the effect of Sn addition on the microstructure and mechanical properties of NiAl intermetallic compound was investigated. For this purpose, samples with different amounts of Sn were produced. The preparation of the samples was accomplished through Investment casting method. The starting materials were placed in the electric arc furnace for primary alloying, and then induction furnace and Bridgman furnace were used to homogenize the alloy and prevent the formation of shrinkage cavities. The samples were cut in the favorite dimensions to perform various tests. The optical microscope results showed that the addition of Sn causes the alloy to become finer, but its further addition leads to the formation of phase Ni3Sn2 in the structure. As the amount of Sn increases, the volume fraction of phase Ni3Sn2 also increases. According to the X-ray diffraction patterns obtained from the samples, it can be seen that the peaks related to phase Ni3Sn2 appear at a concentration more than 1 at% Sn. Scanning electron microscope studies on the samples show that main phase Ni3Sn2 is formed on the grain boundaries of the alloy. EDS analysis showed that the solubility limit of Sn in NiAl intermetallic compound at room temperature is about 0.35 at%. The addition of 0.5 at% Sn could improve the ductility and compressive strength of NiAl alloy at room temperature and increase the compressive fracture strain by more than 9%. Sn alloying also increased the measured Vickers hardness. Also, scanning electron microscopy was performed on the fracture surfaces of the compression samples and it was observed the Sn doped samples show transgranular fracture.

محمدرضا طرقي نژاد

احمد رضائيان , مهدي علي زاده