بخشی از مقاله
تولید Ti2AlC به روش آلیاژسازي مکانیکی و سینترینگ
چکیده
از میان ترکیبات بین فلزي به ترکیبات آلومیناید به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب بیشتر از سایر ترکیبات بین فلزي توجه شد. آسیاکاري و آلیاژسازي مکانیکی ذرات پودر نسبت به روش هاي دیگر فراوري نانو مواد از قابلیت بالایی برخوردار است و محدوده وسیعی از ترکیبات شیمیایی و ساختارهاي اتمی را دارا می باشد. هدف از انجام این تحقیق تولید ترکیب Ti2AlC به روش آلیاژ سازي مکانیکی و سینترینگ بود.
بدین منظور پودرهاي Ti، Al، C با نسبت استوکیو متري مخلوط و آسیاکاري در زمان هاي 6 و 12 ساعت با نسبت گلوله به پودر 30:1 انجام شد. پرس سرد و سینترینگ در دماهاي مختلف بر روي پودر تولیدي صورت گرفت. ارزیابی و مشخصه یابی ساختار فازي، تعیین اندازه دانه و بررسی تأثیر زمان آلیاژسازي و دماي سینترینگ بر ترکیب فازي نمونه ها و اندازه دانه با استفاده از تکنیک پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی مطالعه شد. نتایج نشان داد جهت تولید Ti2AlC به روش فوق، زمان بهینه آسیاکاري 12ساعت و دماي بهینه سینترینگ 1100 درجه سانتیگراد بود.
واژههاي کلیدي: ترکیبات بین فلزي، کاربید سه تایی Ti2AlC ، آلیاژسازي مکانیکی، سینترینگ
تولید Ti2AlC به روش آلیاژسازي مکانیکی و سینترینگ
.1مقدمه
سیستم Ti-Al-C در دهه هاي اخیر مورد مطالعه زیادي قرار گرفته است. دو کاربید سه تایی Ti2AlC و Ti3AlC2 در سال هاي اخیر مورد توجه فراوان قرار گرفته اند که به علت خصوصیات ترکیبی آن ها است. جیتسکو [2] در سال 1963 سرامیک هاي لایه اي Ti2AlC را به روش تجزیه بخار شیمیایی - CVD - تولیدکرد و متوجه شد که این ترکیب داراي ساختار هگزاگونال با ثوابت شبکه a = 0.304 - nm - , c = 1.36 - nm - می باشد. اما این روش به مقیاس آزمایشگاهی محدود شد. بررسی ها نشان می دهد کهTi2AlC داراي خصوصیات مفیدي نظیر ماشینکاري آسان ، هدایت الکتریکی و گرمایی خوب، دانسیته کم ، مقاومت در برابر شوك حرارتی و اکسیداسیون بالا می باشد.
این دسته ویژگی ها این ترکیب را کاندیداي آینده اي روشن براي کاربردهاي گوناگون در محیط هاي با دماي بالا کرده است.[3]
افزودن کربن به آلیاژهاي Ti-Al تشکیل ترکیب Ti2AlC را بهبود می بخشد و باعث افزایش خواص مکانیکی - استحکام ، مقاومت خزشی و چقرمگی شکست - می شود. تشکیل Ti2AlC در TiAl می تواند باعث بهتر شدن مقاومت اکسیداسیون و مقاومت خوردگی آلیاژهاي TiAl در دماي بالا گردد. پیتزکاو چوستر[4] پودر Ti2AlC را به وسیله سینترینگ قرص هاي تهیه شده به روش پرس سرد مخلوط پودري تهیه شده از C , Ti , TiAl , Al4C3 تحت اتمسفر هیدروژن به مدت 20 ساعت ، تهیه کردند.
ژو و لوپاسینسکی وگوتمن با استفاده از روش 1 SHS ترکیب Ti2AlC را تهیه کردند. پودر تهیه شده معمولاً شامل مقداري TiC یا آلیاژهاي Ti-Al به عنوان ناخالصی می باشد.[5-7] پس از آن ها بارسوم به طور موفقیت آمیز پلی کریستال Ti2AlC با خلوص بالا را به روش پرس داغ مواد اولیه شامل مخلوط Ti, C,Al 4C3 تولید کرد8] و.ونگ و ژو نیز Ti2AlC بالک را با فرایند واکنش جامد - مایع - - S-L تهیه کردند. اما این فرایندها پیچیده بود. بنابراین تحقیقات بیشتري براي پیشرفت روش هاي تولید Ti2AlC نیاز بود[10]اخیراً تکنیک جدید سینترینگ پلاسما براي تولید فلزات ، سرامیک ها و کامپوزیت ها توسعه یافته است. در مقایسه با روش پرس گرم این تکنیک اجازه سینترینگ در دماي پایین تر را می دهد.[11-16]
ساختار و میکروساختار نقش مهمی را در تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی سیستم سه تایی Ti-Al-C ایفا می کنند. براي مثال مقدارکمی رسوب Ti2AlC خواص مکانیکی و مقاومت اکسیداسیون آلیاژهاي Ti-Al را بهبود می بخشد. حضور TiC براي خصوصیات مکانیکی کاربیدهاي سه تاییTi-Al-C مفید است. TiC و TiAl می توانند طی تولید Ti2AlC به صورت فازهاي میانی یا ناخالصی سرامیک Ti2AlC باشند.[17]
.2 مواد و روش ها
در این پژوهش مواد اولیه مورد استفاده شامل پودر تیتانیم - خلوص - %99/8، آلومینیوم - خلوص - %99/5 وکربن - خلوص - %99/5 بود. به منظور تهیهTi2AlC ، مواد اولیه با نسبت استوکیومتري و نسبت وزنی گلوله به پودر 30:1 در دستگاه آسیاب گلوله اي سیاره اي تحت اتمسفر آرگون.
