25698

بررسي خواص مكانيكي كامپوزيت Al-TiC توليد شده از مخلوط پودري Al+Ti+C به روش سنتز احتراقي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1397

1400/8/26

حسن ثقفيان

ماندانا عادلي

مهندسي مواد و متالورژي

هدف از تحقيق حاضر بررسي خواص سختي و فشاري كامپوزيت Al-TiC توليد شده به روش سنتز احتراقي خود پيشرونده دما بالا است. در اين آزمايش از پودرهاي اوليه آلومينيوم، تيتانيوم و كربن استفاده شد و از آسياي گلوله‌اي به جهت مخلوط و همگن كردن پودرها مورد استفاده قرار گرفت. اين مخلوط پودري به شكل استوانه فشرده با تركيبات مختلف آلومينيوم، تيتانيوم و كربن به صورت xAl+Ti+C به دست آمد. سه نمونه استوانه‌اي با درصدهاي 70،60 و 80 درصد وزني آلومينيوم تهيه شد. در اين تحقيق، فرايند سنتز در كوره القايي در اتمسفر آرگون تحت گرمايش با سرعت بالا انجام شد. فازهاي تشكيل شده به روش سنتز احتراقي با استفاده از آناليز پراش پرتو ايكس (XRD) و تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار گرفت. همچنين رفتار حرارتي نمونه‌ها با استفاده از آناليز حرارتي DTA بررسي شد. با توجه به نتايج پراش اشعه ايكس و ميكروسكوپ الكتروني هر سه نمونه، سنتز با موفقيت انجام شد. هرچه مقدار واكنش دهنده‌هاي Ti و C بيشتر باشد محصولات خالص شامل Al و TiC به دست مي‌آيد و فازهاي مياني 〖Al〗_3 Ti به مقدار ناچيز وجود دارند. با افزايش درصد ذرات تقويت-كننده سخت مانند TiC در زمينه آلومينيومي، سختي و استحكام فشاري كامپوزيت‌هاي Al-TiC نسبت به زمينه فلزي آن افزايش مي‌يابد. از طرفي با افزايش مقدار ذرات تقويت‌كننده TiC، واكنش سنتز احتراقي با شدت بيشتري انجام مي‌شود و باعث به وجود آمدن عيوبي مانند تخلخل و ترك‌ در نمونه مي‌شود كه بر خصوصيات مكانيكي كامپوزيت از جمله سختي و استحكام فشاري تاثير منفي مي‌گذارد. كامپوزيت Al-30wt% TiC با سختيHB 76/80 و استحكام فشاري MPa 375 بهترين خواص مكانيكي را در بين نمونه¬هاي مورد بررسي نشان مي¬دهد. نتايج آناليز حرارتي نشان مي‌دهد كه واكنش سنتز با ذوب آلومينيم آغاز شده، با واكنش-هاي گرمازاي تشكيل TiC از مذاب Al-Ti-C طي يك مكانيزم انحلال - رسوب ادامه مي¬يابد.

1400/09/24

Investigation of mechanical properties of Al-TiC composite produced from Al + Ti + C powder mixture by combustion synthesis method

11/17/2022 12:00:00 AM

The aim of this study was to investigate the hardness and compressive properties of Al-TiC composite produced by self-propagating high-temperature synthesis. In this experiment, raw materials including the powders of aluminum, titanium and carbon were used. A ball milling was used to mix and homogenize the powders. This powder mixture was obtained in the form of a compact cylinder with different compounds of aluminum, titanium and carbon in the form of xAl + Ti + C. Three cylindrical specimens with 60%, 70% and 80% aluminum weight percentage were prepared. In this study, the synthesis process was performed in an induction furnace in an argon atmosphere under high-speed heating. The formed phases by the combustion synthesis method were examined using X-ray powder diffraction (XRD) analysis and scanning electron microscope (SEM) images. Also, the thermal behavior of the samples was performed using DTA thermal analysis. Based on the results of X-ray diffraction and electron microscope of all three samples, the synthesis was performed successfully. Increasing the amount of T and C reactants result in pure products including Al and TiC being obtained and the intermediate phases 〖Al〗_3 Ti being present in small amounts. By increasing the percentage of composites hard reinforcing particles such as TiC in the aluminum matrix, The hardness and compressive strength of Al-TiC increase compared to their metal matrix. On the other hand, increasing the amount of TiC reinforcing particles intensifies the combustion synthesis reaction. This causes defects such as porosity and cracks in the sample, which negatively affect the mechanical properties of the composite, including hardness and compressive strength. Al-30wt% TiC composite with 80.7 HB hardness and 375 MPa compressive strength shows the best mechanical properties among the samples. The results of thermal analysis show that the synthesis reaction started with the melting of aluminum, With exothermic reactions TiC formation from the Al-Ti-C melt continues through a dissolution-deposition mechanism.