بخشی از مقاله
چکیده
کامپوزیت هاي زمینه آلومینیم به علت نسبت استحکام به وزن بالا کاربردهاي وسیعی در صنایع مختلف پیدا نموده اند.در این تحقیق،کامپوزیت زمینه آلومینیم با ذرات تقویت کننده Al2O3-TiN به روش آلیاژسازي مکانیکی تولید گردید. از پودر اکسید تیتانیم و آلومینیم به عنوا ن مواد اولیه استفاده شد و آسیابکاري در آتمسفر نیتروژن با فشار 5 آتمسفر انجام شد. نتایج نشان داد در اولین مرحله از فرآیند سنتز، اکسید تیتانیم بوسیله آلومینیم احیا می شود و در ادامه ي فرآیند، تیتانیم تولیدي با آلومینیم باقیمانده و یا نیتروژن واکنش انجام می دهد.
در صورتی که آلومینیمبیش از مقدار استکیومتري براي احیاي اکسید تیتانیم مصرف شود، محصول سنتز پس از 20 ساعت آسیابکاري، اکسید آلومینیم و آلومیناید هاي تیتانیممی باشد و هیچ مقدار نیترید تیتانیم تولید نمی شود. با کاهش مقدار آلومینیم مصرفی، پیک هاي نیترید تیتانیمدر نتایج XRD نمایان می شود.بنابرایننمی توان در یک مرحله کامپوزیت را بوسیله آسیاب کاري پودرهاي اکسید تیتانیم و آلومینیم در آتمسفر نیتروژن تولید نمود.همچنین نتایج نشان داد حرارت دادن نمونه هاي حاوي آلومیناید تیتانیم در آتمسفر نیتروژن، تنها باعث تولید مقادیر بسیار کم نیترید تیتانیم می شود و عملا آلومیناید تیتانیم تجزیه نمی شود.
واژههاي کلیدي: کامپوزیتهاي زمینه آلومینیمی، آلیاژسازي مکانیکی، نیترید تیتانیم
مقدمه
کامپوزیت هاي زمینه فلزي یکی از مواد شناخته شده مهندسی است که روز به روز کاربرد هاي وسیع تري در صنایع پیدا می کنند. زمینه فلزي می تواند شامل انواع فلزات نظیر آلومینیم، آهن، کبالت، نیکل و یا آلیاژهاي آنها باشدفازهاي. سخت نیز می توانند شامل انواع کاربیدها، بوریدها، نیتریدها، اکسیدها، سیلیسیدها، کربونیتریدها و غیره باشند. کامپوزیتهاي زمینه آلومینیمی از سال 1920 مورد مطالعه وسیع قرار گرفتند وبخاطر دانسیته کم، تافنس و مقاومت به خوردگی بالا در شرایط محیط، افزایش استحکام، کار در دماهاي بالاتر، بهبود مقاومت به سایش، مدول الاستیک بالاتر، ضریب انبساط حرارتی کنترل شده وبهبود خواص خستگی خیلی مطلوب می باشند.
اشکال عمده آلومینیم، مقاومت به سایش کم است و این مسئله توسط اضافه کردن ذرات سرامیکی حل شده است. در حال حاضر کامپوزیتهاي زمینه آلومینیمی در وسایل ورزشی، صنایع الکترونیک، صنایع تسلیحاتی و اتومبیل استفاده می شوند. در حالتکلی، کامپوزیت ها می توانند از روش هاي متنوعی تولید شوند که روش آلیاژسازي مکانیکی، داراي اهمیت بیشتري می باشدآلیاژسازي. مکانیکی یک فرآیند تولید در حالت جامد براي ایجاد مواد هموژن و یک روش ساده و مفید براي ترکیب فازهاي تعادلی و فازهاي غیر تعادلی از مواد تجاري است.
یکی از بزرگترین مزایاي آلیاژسازي مکانیکی، سنتز و به دست آوردن مواد نوینی است که در حالت عادي مثل ذوب و ریختگري، قابل ترکیب و آمیزش نیستند. مزایاي دیگر آلیاژسازي مکانیکی عبارت است از: ایجاد پراکندگی ریز از ذرات فاز ثانویه، ایجاد دانه هاي با اندازه نانومتر، تشکیل فازهاي کریستالی و نیمه کریستالی، ایجاد فازهاي آمورف، نامنظم کردن بین فلزي هاي منظم، امکان آلیاژسازي عناصري که آلیاژکردنآنها مشکل است و امکان انجام واکنش هاي شیمیایی در دماي پایین. خواص محصول نهایی پودرهاي آسیاب شده نظیر توزیع اندازه ذره، درجه بی نظمی یا آمورف به نوع آسیاب، زمان آسیابکاري، مشخصات محفظه آسیاب و سرعت گردش آن بستگی دارد.
امروزه از انجام واکنش هاي شیمیایی در داخل آسیاب - فرآیند مکانو شیمیایی - براي تولید درجاي بسیاري از کامپوزیت ها استفاده می شود.[8-6] در تحقیق حاضر نیز هدف استفاده از Al وTiO2 براي تولید نیترید تیتانیم در زمینه آلومینیم به کمک فرآیند مکانو شیمیایی بوده است.
مواد و روش تحقیق
مواد اولیه مورد استفاده در این تحقیق، پودرهاي اکسید تیتانیم و آلومینیم - تجاري - با خلوص بالاتر از 98 درصد و دانه بندي زیر 100 میکرومتر می باشندبا. توجه به نسبت هاي استکیومتري براي تولید کامپوزیت مورد نظر، 7مخلوط پودري در شرایط مختلف طبق جدول 1 تهیه و آسیابکاري شد. در تمام موارد از آسیاب سیاره اي با 600 دور در دقیقه و تحت آتمسفر نیتروژن استفاده شد. آنالیز فازي نمونه ها توسط دیفراکتومتر اشعه X فیلیپس صورت گرفت.
