دانلود مقاله بررسی فرآیند اسفنجی شدن داربستهای تیتانیمی حرارت داده شده در اتمسفر خلأ

word قابل ویرایش
5 صفحه
5700 تومان

چکیده

تیتانیم به دلیل دارا بودن خواص منحصر به فردی مانند نسبت استحکام به دانسیته بالا، مقاومت به خوردگی عالی و زیست سازگاری بسیار مناسب، کاربرد گستردهای در صنایع نظامی و حتی مهندسی پزشکی دارد. اولین مشکلی که با آن در استفاده از تیتانیم خالص مواجه میشویم، تمایل بسیار زیاد تیتانیم خالص به تشکیل فازهای

اکسیدی در فرآیند تولید میباشد. لذا در این تحقیق، روش جدیدی به منظور تولید اسفنج های تیتانیمی ارائه گردید. سپس فرآیند تولید اسفنج تیتانیمی در اتمسفر خلأ، نیتروژن و آرگون توسط دستگاه آنالیز حرارتی همزمان (STA)، پراش اشعه ایکس (XRD) و طیف سنجی تفرق انرژی (EDS) بررسی گردید و مزایای اتمسفر خلأ
نسبت به دیگر گازهای خنثی مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله آخر، ریزساختار اسفنج تیتانیمی تولید شده با این روش جدید توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بحث و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که استفاده از اتمسفر خلأ، میزان تشکیل فازهای اکسیدی را نسبت به اتمسفرهای نیتروژن و آرگون به شدت کاهش میدهد همچنین تجزیه هیدرید تیتانیم در سه محیط خلأ، آرگون و نیتروژن به صورت دو مرحلهای انجام میشود.

.

مقدمه

ساختارهای متخلخل فلزی دارای ترکیب بسیار مناسبی از خواص روش های زیادی مانند، ریخته گری دوغابی، به دام انداختن گاز،
مکانیکی، صوتی، حرارتی و الکتریکی هستند.[۱] فوم های فلزی اسپری پلاسما و… به منظور ساخت فومهای فلزی وجود دارد-۳]
به دلیل داشتن ساختار متخلخل قابلیت جذب انرژی را دارند.[۲] .[۶ یکی از معایب اصلی این روشها، عدم کنترل کافی بر میزان

۲۲۳

پراکندگی، شکل و اندازه تخلخل میباشد. در این تحقیق به منظور ساخت اینگونه فومها از تکنیک فضاساز استفاده شده است.

محققان زیادی از اتمسفرهای متنوعی به منظور عملیات حرارتی تیتانیم استفاده کردهاند.[۱۳-۷] هدف از این تحقیق، بررسی رفتار حرارتی تیتانیم در این سه اتمسفر و انتخاب یک اتمسفر به عنوان بهترین گزینه میباشد

مواد و روش کار

به منظور ساخت فومهای تیتانیمی از پودرهای تیتانیم و هیدرید تیتانیم با اندازه بین ۱۰ تا ۸۰ میکرومتر استفاده گردید. شکل ۱،

تصویر این پودرها را نشان میدهد. پودر هیدرید تیتانیم به منظور بررسی رفتار حرارتی در اتمسفرهای مختلف، تحت آنالیز پراش اشعه ایکس، طیف سنجی پراش انرژی و آنالیز حرارتی همزمان قرار گرفت. به منظور بررسی ساختاری فومها، نمونههای مختلف با پودرهای هیدرید تیتانیم و تیتانیم خالص ساخته شد و توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی گردید.

نتایج و بحث

شکل ۲، نمودار تغییرات وزن (TG) و حرارت واکنش (DTA)

را به طور همزمان نسبت به تغییرات دما در دو اتمسفر آرگون و نیتروژن برای پودر هیدرید تیتانیم نشان میدهد. همانطور که ملاحظه میشود، نمودار در دمای حدود ۵۸۰˚C برای هر دو اتمسفر دچار یک افت وزنی میشود. با توجه به ۳ پیک گرماگیر اول مربوط به گاز آرگون و دو پیک گرماگیر اول مربوط به حرارتدهی در اتمسفر نیتروژن، این کاهش وزن مربوط به تجزیه هیدرید تیتانیم و تبدیل آن به تیتانیم خالص میباشد. افزایش وزن همراه با یک پیک گرمازا نشان دهنده اکسید شدن پودر هیدرید تیتانیم در این دو اتمسفر میباشد. همانطور که در شکل ۲

ملاحظه میشود، مقدار اکسیداسیون پودر هیدرید تیتانیم در اتمسفر نیتروژن به نسبت آرگون بیشتر میباشد. شکل ۳، مشتق اول واکنشها را نسبت به زمان (DDTA) که در حقیقت همان سرعت انجام واکنشها است را نشان میدهد. همانظور که

ملاحظه میشود، هم در مورد گاز آرگون و هم در مورد گاز نیتروژن، تجزیه هیدرید تیتانیم شامل دو مرحله میباشد. مرحله تجزیه آرام و مرحله تجزیه سریع که در مورد هر دو اتمسفر در دمای ۵۹۰˚C به بالاترین سرعت خود میرسد.. با نگاه دقیق به این نمودار مشخص میشود که تجزیه هیدرید تیتانیم در حقیقت از دمای ۴۰۰˚C درجه سانتیگراد آغاز شده است. با توجه به نمودار شکل ۲، مقدار وزنی اکسید تشکیل شده در اتمسفر آرگون برابر با ۲۰/۴۶ و در اتمسفر نیتروژن ۲۳/۹ میباشد. نتایج مشابه آنالیز عنصری (EDS) پودرهای حرارت داده شده در این دو اتمسفر، نتایج حاصل از نمودار TG را تایید مینماید (شکل .(۴

شکل :۱ تصویر میکروسکوپ الکترونی از پودرهای تیتانیم((a و هیدرید

تیتانیم((b

۲۲۴

شکل :۲ نمودار TG – DTA پودر TiH2 حرار ت داده شده در اتم سفرهای آرگون و نیتروژن

شکل :۴ طیف TiH1. 924 حرارت داده شده در اتمسفر آر گون (a) و نیتروژن (b)

تمام پیکها مر بوط به ترکیب TiH1.924 میباش ند. پس از عملیات حرارتی در اتم سفر خلأ در دمای ۱۲۰۰˚C ب ه مدت ۲ ساعت از نمونهها آنالیز فازی (XRD) و عنصری (EDS) به عمل آمد.

نتایج در شکل ۶ نشان مید هد که میزان اکسیداسیون پودرهای هیدرید تیتانیم در محیط خلا کمتر از ۳ درصد وزنی میباشد.

شکل :۳ نمودار DTA – DDTA پودر TiH 1.924 حرارت داده شده در اتمسفرهای آرگون (a) و نیتروژن (b)
به منظور بررسی رفتار حرارتی هیدرید تیتانیم در اتمسفر خلأ از پراش اشعه ایکس در دماهای مختلف در اتمسفر خلأ استفاده شد.

شکل ۵، طیف اشعه ایک س پودرهای هیدرید تیتانیم را قبل از
عملیات حرارتی نشان میدهد. همانطور که ملاحظه میشود شکل :۵ طیف XRD پودر هیدرید تیتانیم قبل از عملیات حرارتی
۲۲۵

که این مقدار به نسبت نمونههای حرارت داده شده در . به این صورت که ابتدا TiH1.924 به TiH1.7 و TiH1.5 تبدیل

اتمسفرهای آرگون و نیتروژن بسیار کمتر میباشد. شکل ۷، شده و سپس فازهای یاد شده به α-Ti تبدیل می شوند. شکل ۸،

تغییرات فازی پودر هیدرید تیتانیم را در دماهای مختلف در تصویر میکروسکوپ الکترونی یک نمونه اسفنج ساخته شده با

محیط خلأ نشان میدهد. مشابه نتایج بدست آمده از شکل ۳، این روش را نشان میدهد. همانطور که در شکل ملاحظه میشود،

تجزیه هیدرید تیتانیم به تیتانیم خالص نیز بصورت دو مرحلهای تخلخلهای ریز با اندازه بین ۱ تا ۱۰ میکرون به دلیل هیدروژن

انجام گرفته است. زدایی هیدرید تیتانیم حین حرارت دهی در اتمسفر خلأ بوجود

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 5 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد