بخشی از مقاله
چکیده
فرآیند آلیاژسازی مکانیکی یکی از رایجترین روشها در ساخت نانو کامپوزیتهای تقویت شده با ذرات اکسیدی به شمار میرود. توزیع یکنواخت ذرات تقویت کننده در زمینه، از مهمترین پارامترهای مورد توجه در تولید این کامپوزیتها میباشد. در این تحقیق برای رسیدن به ساختاری همگن، مخلوط پودرهای اولیه Fe2O3-Cr2O3-Al-Fe-Cr تحت عملیات آسیابکاری قرار گرفتند تا پس از افزایش زمان آسیابکاری طی فرآیند جا به جایی در حالت جامد، نانو کامپوزیت Fe-Cr-Al2O3 تولید شود، که الگوهای پراش پرتو ایکس پس از فرآیند آسیابکاری، سنتز نانو کامپوزیت مذکور را تصدیق کردند. در مرحله دوم این پژوهش تفجوشی به کمک فاز مایع B بر روی نانو کامپوزیت تولید شده، صورت گرفت. عملیات تفجوشی در دماهای مختلف 900-1000-1100-1200 درجه سانتیگراد در محیط هیدروژن بر روی نمونههای آسیاب شده صورت گرفت . بررسیهای ریزساختاری و فازی پس از عملیات تفجوشی توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی، همچنین آنالیز پراش پرتوی ایکس بر روی این نانو کامپوزیت صورت گرفت. نتایج بدست آمده کارآمدی فرآیند آلیاژسازی مکانیکی را برای تولید این نانو کامپوزیت و افزودن عنصر B را جهت تفجوشی فاز مایع نانو کامپوزیت مذکور ثابت کرد.
واژههای کلیدی: نانو کامپوزیت Fe-Cr-Al2O3 ، آلیاژسازی مکانیکی ، تف جوشی فاز مایع
مقدمه:
امروزه از روش آسیابکاری پر انرژی در علم متالورژی جهت تهیه مواد با خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوبتر و در واقع مواد جدید مهندسی استفاده میشود. بر همین اساس عبارت آلیاژسازی مکانیکی روز به روز در متالورژی و علم مواد رایجتر شده است. از جمله مزایای این روش میتوان به سهولت فرآیند تولید، همراه با تعداد مراحل عملیاتی کم، عدم استفاده از مواد پایدار کننده و حلالهای گرانقیمت، درجه همگنی بالا، اختلاط بهینه ذرات، سهولت تولید محصول و رعایت مسائل زیست محیطی اشاره نمود . - راندال جرمن، - 116:1387 روش آلیاژسازی مکانیکی با تسریع سنیتیک بسیاری از واکنشهای شیمیایی و تغییر حالتهای متالورژیکی، وقوع آنها را در دماهای محیط امکانپذیر میسازد. - رسول صراف ماموری، - 1:1383 در نتیجه با استفاده از این روش بسیاری از مواد و ساختارها در حالت جامد قابل تولیدند.
همچنین فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای احیاء برخی از اکسید فلزات بوسیله آسیاب کردن پودر اکسیدها به همراه عامل احیاءکننده در دمای اتاق به کار گرفته شده است. در سالهای اخیر استفاده از آسیابهای پر انرژی در سنتز نانو کامپوزیتهای تقویت شده با ذرات اکسیدی گسترش فراوانی یافته است که این فرآیند، روشی کاربردی و پیشرفتهای در علم متالورژی پودر شناخته میشود. نانو کامپوزیتهای زمینه فلزی تقویت شده توسط ذرات اکسیدی که با استفاده از واکنشهای جابجایی در حالت جامد و به روش آلیاژسازی مکانیکی ساخته میشوند، مواد مهندسی جدیدی هستند که خواص ویژه و منحصر به فردی را از خود نشان میدهند. - Suryanarayana.C,2002:754 - که در این میان استفاده از ذرات اکسید آلومینیوم یکی از تقویت کنندههایی است که به کمک آن می-توان نانو کامپوزیتهای زمینه فلزی بخصوص نانو کامپوزیتهای پایه آهنی را بهبود خواص دادو. نهایتاً پس از آمادهسازی و شکلدهی،آخرین و مهمترین مرحله از پروسه تولید در متالورژی پودر تفجوشی میباشد که کاهش دما و زمان آن کمک شایانی در سهولت انجام کار و کاهش هزینههای تولید میشود.
در این پژوهش نیز با استفاده از واکنشهای جابجایی حالت جامد کامپوزیت Fe-Cr-Al2O3 تولید شد و نقش B مورد بررسی قرار گرفت. مواد اولیه این تحقیق را Fe2 O3 ,Cr2O3 ,Al ,Fe ,Cr جهت ساخت نانو کامپوزیت تشکیل دادند. همچنین B که به عنوان کمک زینتر در فعالسازی فرآیند تفجوشی در نانو کامپوزیتهای آهنی نقش بسزائی را ایفا میکند، قبل از مرحله تفجوشی به پودر نانو کامپوزیت افزوده شد. B به واسطه عدم انحلال کامل در ساختار کامپوزیتهای آهنی موجب افزایش مسیرهای نفوذ در ساختار آنها شده است. - Rottger.A.,2012:512 - پس با توجه به این خصوصیات بررسی تف جوشی فاز مایع B برای کامپوزیت Fe-Cr-Al2O3 که به روش آلیاژسازی مکانیکی ساخته شده است، مورد بررسی قرار گرفتنهایتاً. کوشیده شد نقش B بر وقوع تفجوشی فاز مایع، پراکندگی و مورفولوژی و در نهایت اندازه نانو ذرات نمونههای پودری نانو کامپوزیت Fe-Cr-Al2O3 مورد بررسی قرار بگیرد.
مواد و روش تحقیق:
انتخاب مواد اولیه در این پروژه به منظور ساخت نانو کامپوزیت آهن کروم، تقویت شده با ذرات اکسید آلومینیوم به روش آلیاژسازی مکانیکی و در مرحله بعد بررسی تفجوشی به کمک فاز مایع بور برای نانو کامپوزیت مذکور صورت گرفت. انتخاب مواد اولیه برای شروع آزمایش با درصدهای وزنی مختلف از پودرها، برای آسیابکاری آغاز شد که این نسبتها در جدول 1 نشان داده شده است.
