بخشی از مقاله
چکیده
کامپوزیتهاي زمینه بین فلزي گونه جدیدي از کامپوزیتها با خواص منحصر بفرد می باشند. در این تحقیق کامپوزیت آلومیناید تیتانیم- آلومینا بروش سنتز احتراقی در سیستم TiO2 ، Al وKClO4 و سپس اعمال فرآیند پرس گرم تولید شد. کامپوزیت مزبور متشکل از دو فاز درهم تنیده آْلومیناید تیتانیم و آلومینا می باشد. سختی بالا - - 31/47HRC متاثر از فاز پیوسته Al2O3 و هدایت الکتریکی - - 2029 - Ω cm - -1 متاثر از فاز پیوسته آلومیناید تیتانیم می باشد.
مقدمه
کامپوزیتهاي زمینه بین فلزي تقویت شده با ذرات سرامیکی از جذابیت فزاینده اي براي کاربرد در دماي بالا برخوردار می باشند. کامپوزیتهاي آلومینایدتیتانیم/آلومینا بدلیل مقاومت به اکسیداسیون مناسب و نزدیکی ضرائب انبساط حرارتی اجزاء تشکیل دهنده از اقبال قابل توجهی برخوردارند. از جمله روشهاي تولید این کامپوزیتها استفاده از روش پرس گرم مخلوط پودرهاي آلومنایدتیتانیم و آلومینایا رخنه دهی مذاب آلومینایدتیتانیم به درون بلوك پیش ساخته متخلخل آلومینایی می باشد.[1 ] در این روشها خواص کامپوزیت بدلیل واکنشهاي نامطلوب زمینه – تقویت کننده افت خواهد کرد. اخیرا نشان داده شده است که این کامپوزیتها بوسیله واکنش میان Al و TiO2 بصورت زیر قابل تولید می باشند:
- 1 - 3TiO2+7Al=3TiAl+2Al2O3 فرآیند فوق بدلیل نوع مواد اولیه، یک فرایند مقرون به صرفه است. این فرآیند بوسیله رخنه دهی آلومینیوم مذاب بداخل بلوك پرس شده [2 ] Al2O3-TiO2 و همچنین حرارت دهی مخلوط پودري [1] TiO2 -Al قابل تولید می باشند. انجام فرآیند پرس گرم برروي مخلوط پودري TiO2-Al نیز براي تولید این کامپوزیت مورد استفاده قرار گرفته است 4 ]و. [ 3 در این تحقیق کامپوزیت آلومیناید تیتانیم/ آلومینا به روشی جدید تولید شده و ریز ساختار آن مورد بررسی قرار گرفته است.
روشهاي آزمایشگاهی
در محفظه مذکور مواد اولیه پس از اختلاط در داخل بوته آلومینایی ریخته شده و بوسیله یک کوبه تحت کوبش قرار می گیرند. سپس یک در پوش آلومینایی برروي بوته گذاشته شده و بوته مزبور در داخل یک محفظه فولادي قرار داده می شود. فضاي خالی داخل محفظه فولادي با پودر آلومینا پر می شود. سپس درپوش محفظه فولادي از محل فلنچ هاي تعبیه شده برروي محفظه به آن پیچ می گردد. هدف از ریختن پودر آلومینا گرداگرد بوته جلوگیري از شکستن بوته در اثر شوکهاي ایجادشده و همچنین ممانعت از ورود اکسیژن به مخلوط واکنش پذیر می باشد. در این تحقیق بررسی هاي ساختاري بوسیله دستگاه پراش اشعه ایکس - - XRD و بوسیله اشعه - Kα - Cu انجام شد.
مشاهدات میکروسکوپی بوسیله یک دستگاه میکروسکوپ نوري مدل ZEISS ، یکدستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEM مدل زیمنس و یکدستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوري - - TEM مدل CEM 902A با قدرت 100KV انجام شد. بدین منظور ذرات پودر پیش از مطالعه توسط دستگاه اولتراسونیک در محلول استن بمدت 30 دقیقه پراکنده شده و سپس یک قطره از آن بر روي یک پایه قرار گرفته و مورد مطالعه قرار گرفت.. فرایند تولید شمش کامپوزیتی از پودر تولید شده بوسیله یک دستگاه پرس گرم ساخت شرکت ASTRO آمریکا در دماي 1450 درجه سانتی گراد بمدت 12 دقیقه و تحت فشار 1000psi انجام گرفت. سختی کامپوزیت تولیدي با یک نمونه ترکیب آلومیناید تیتانیم تولید شده بروش ذوب و ریخته گري تحت خلاء - VAR - مقایسه شد.
نتایج و بحث
الگوي پراش اشعه ایکس پودر تولید شده نشان دهنده تولید مخلوطی از ترکیبات بین فلزي TiAl، TiAl3 و آلومینا - Al2O3 - می باشد - شکل. - 2
ماده چگال – نانوساختارها
پودر کامپوزیتی تولید شده تحت فرآیند پرس گرم قرار گرفت. الگوي پراش اشعه ایکس از نمونه تولید شده - شکل - 5 نشان دهنده تشکیل فازهاي مختلفی شامل Al2TiO5 و TiAl و آلومینا - - Al2O3 می باشد. احتمالا فاز Al2TiO5 در فصل مشترك ذرات آلومینایدتیتانیم و آلومینا تشکیل شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEM - شکل - 3 و همچنین میکروسکوپ الکترونی عبوري - - TEM - شکل - 4 ، مبین تولید پودر کامپوزیتی آلومیناید تیتانیم- آلومینا در مقیاس نانومتري می باشند.
مطابق با شکلهاي مزبور پودر تولید شده شکل-5 الگوي پراش اشعه ایکس از محصول کامپوزیتی پس از فرایند پرس مشتمل بر آگلومره هایی 300 نانومتري می باشد که خود از گرم ذراتی با اندازه تقریبی 30 نانومتر تشکیل شده اند. از طرفی نتایج بررسی هاي میکروسکوپ نوري - شکل - 6 و همچنین میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEM - شکل - 7 گویاي ایجاد یک ساختار کامپوزیتی می باشد. با توجه به شکل6 ، کامپوزیت تولید شده در این تحقیق فاقد تخلخل می باشد. دلیل این امر تشکیل فازهاي پایدار آلومیناید تیتانیم و آلومینا قبل از فرآیند پرس گرم است.
