18975

۱۸۹۷۵

بررسي عوامل مؤثر در توليد كامپوزيت NiAl/TiB2/TiC توسط فرآيند سنتز احتراقي

كارشناسي ارشد

استخراج فلزات

۱۳۹۴

۱۳۹۶/۱۲/۱۵

دكتر منصور سلطانيه - دكتر ماندانا عادلي

مواد و متالورژي

هدف از پژوهش حاضر توليد كامپوزيت NiAl-TiB2-TiC با استفاده از فرآيند سنتز احتراقي و بررسي عوامل مؤثر بر فرآيند است. مواد اوليه پودري شامل آلومينيم و نيكل به عنوان پودرهاي پايه و كاربيدبور و تيتانيم به عنوان عوامل افزايش گرمازايي واكنش و همچنين جهت توليد فازهاي سراميكي بودند كه از اين پودرها به منظور تهيه مخلوطهاي فشرده پودري Ni+Al:3Ti+B4C استفاده شد. نمونههاي فشرده به دست آمده در اتمسفر آرگون و دركوره القايي تحت گرمايش با سرعت بالا قرار گرفتند. اثر پارامترهاي اندازه ذرات نيكل و تيتانيم، نسبت وزني عوامل گرمازا، نيروي اعمالي در حين سنتز و چگالي نسبي خام روي محصول واكنش، زمان افروزش، ميكروسختي و تخلخل مورد بررسي قرار گرفت. مشخصات نمونه هاي سنتز شده از نظر فازي و ريزساختار توسط دستگاه XRD و SEM مجهز به EDS مورد ارزيابي قرار گرفت. درصد تخلخل نمونه ها با روش ارشميدس و توزيع آن ها به كمك آناليز تصويري انجام شد. نتايج نشان داد كه محصول نهايي شامل سه فاز غالب NiAl، TiB2 و TiC است، با كاهش اندازه متوسط ذرات نيكل از 87 ميكرون به 3 ميكرون، به جهت افزايش سطوح تماس، زمان افروزش نمونه ها كاهش يافته و نمونه ها با شدت بيشتري واكنش مي دهند. همچنين ميزان سختي نمونه ها به دليل ريزدانگي ساختارنهايي از HV100730±62 به HV100 890±34 رسيد، تخلخل هم حدود 10% كاهش پيدا كرد. نتايج مشابه براي ذرات تيتانيم بدست آمد. نتيجه افزايش نسبت وزني عوامل گرمازا در تركيب اوليه، كاهش زمان افروزش، افزايش تخلخل و سختي زمينه بود به طوري كه با افزايش درصد وزني عوامل گرمازا از 5% به 45% وزني، ميكروسختي از HV100 428±88 به HV100 960±37 و تخلخل از %25.1 به 46.8% رسيد. اعمال نيرو در حين سنتز باعث حذف تخلخل هاي باز شد، به طوري كه با اعمال نيروي Kg60 به نمونه ها، نمونه اي با 3.7% تخلخل به دست آمد، با افزايش نيروي اعمالي، زمان افروزش به دليل افزايش سطح تماس كاهش يافت. تغيير نيرو تأثيري روي سختي نداشت. افزايش چگالي نسبي خام، ميزان تخلخل ثانويه را كاهش داد، به طوري كه ميزان تخلخل هاي نمونه هاي 65% و 95% چگالي خام بعد از سنتز به ترتيب %58.8 و 26.9% بود. نمودار تغييرات زمان افروزش با چگالي نسبي داراي نقطه ي كمينه در چگالي نسبي %85 بود. تأثير عمده اي روي سختي با افزايش چگالي مشاهده نشد. همچنين در نمونه هاي با چگالي نسبي پايين، واكنش به طور كامل انجام نگرفته است. واژه‌هاي كليدي: كامپوزيت متراكم، كامپوزيت NiAl-TiC-TiB2، عوامل گرمازا، آلومينايد نيكل، تقويت كننده¬هاي سراميكي

1397/03/10

Investigation of Factors Affecting the Production of NiAl / TiB2 / TiC Composites by Combustion Synthesis Process

5/31/2018 12:00:00 AM

Abstract The purpose of this study is to produce NiAl-TiB2-TiC composite using the process of combustion synthesis and to investigate the factors affecting the process. Powdered raw materials including aluminum and nickel as base powders and boron carbide and titanium powders were used as reaction agents for increasing the reaction temperature, as well as for the production of ceramic phases. These powders were used to prepare Ni + Al: 3Ti + B4C powder mixtures. Became Compressed samples obtained in the Argon atmosphere were induced under high-speed heating.The effect of particle size parameters of nickel and titanium, the ratio of the weight of the exothermic agents, the applied force during synthesis and the relative density of crude on the reaction product, ignition time, microhardness and porosity were investigated. Fuzzy and microstructure synthesized specimens were evaluated by XDS and SEM equipped with EDS. Porosity percentage of samples was analyzed using Archimedes method and their distribution by visual analysis of samples. The results showed that the final product consists of three dominant phases of NiAl, TiB2 and TiC. By reducing the average particle size of nickel from 87 microns to 3 microns to increase contact surfaces, the ignition time of the samples is decreased and the samples react more strongly. Also, the hardness of the samples resulted from the fineness of the final structure from 730± 62HV100 to 890 ± 34HV100, and the porosity decreased by about 10%. Similar results were obtained for titanium particles. The result of the increase in the weight ratio of the exothermic agents in the initial composition was the reduction of ignition time and porosity increase and the hardness of the field, so that by increasing the weight percent of the exothermic agents from 5% to 45% by weight, the microhardness from 428 ± 88 HV100 to 960 ± 37 HV100 was and Porosity reached 25.8% to 46.8% .The force applied during synthesis eliminates open pores, so that by applying a 60Kg force to samples, a sample with 3.7% porosity was obtained, with increased force of time, ignition also decreased due to increased contact surface. The change in force did not affect the hardness. Increasing the relative density of raw material reduced the porosity of the secondary, so that the porosity of the samples at 65% and 95% relative density after synthesis was 58.8% and 26.9%, respectively. The variation time of the ignition timing with a relative density was at a minimum point of 85% density. No significant effect on hardness was observed with increasing density. Also, in samples with low relative density, the reaction is not completely performed. Keywords: Dense composite, NiAl-TiC-TiB2 composite, exothermic agents, Nickel aluminide, Ceramic reinforcement