30103

مكانيزم و سينتيك تشكيل تركيبات بين فلزي در اتصال دهي نفوذي نيكل - تيتانيم

دكترا

مهندسي مواد و متالورژي

1395

1402/07/03

منصور سلطانيه

مصطفي ميرجليلي

مهندسي مواد و متالورژي

در اين پژوهش، به منظور مطالعه و بررسي مكانيزم و سينتيك تشكيل و رشد تركيبات بين¬فلزي و همچنين مكانيزم نفوذ عناصر در سيستم دوتايي نيكل- تيتانيم، آزمايش¬هاي زوج نفوذي در چهار دماي 750، 800، 850 و 900 درجه سانتي گراد تا 24 ساعت انجام شد. بررسي ميكروساختار فصل مشترك زوج نفوذي نيكل- تيتانيم با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي ((SEM مجهز به EDS، آناليز XRD و همچنين آناليز پراش الكترون¬هاي بازگشتي (EBSD) تشكيل سه تركيب بين¬فلزي NiTi2، Ni3Ti و NiTi و دو تركيب شبه¬پايدار Ni4Ti3 و Ni3Ti2 را تأييد كرد. به منظور تعيين عنصر غالب نفوذ¬كننده در سيستم دوتايي نيكل- تيتانيم، از آزمايش ماركرگزاري با استفاده از ذرات اكسيد سريم انجام شد. موقعيت ماركر در فصل مشترك Ni/NiTi3، محاسبه نسبت ضرايب نفوذ ذاتي نيكل به تيتانيم و همچنين محاسبه¬ي عددي افزايش انرژي سطحي جوانه¬زني نشان داد كه نيكل، عنصر غالب نفوذ كننده در اين سيستم بوده و در نتيجه ترتيب تشكيل تركيبات بين¬فلزي در اين سيستم بصورت ابتدا NiTi2 سپس Ni3Ti و در نهايت NiTi است. انرژي فعالسازي تشكيل و رشد تركيبات بين¬فلزي براي NiTi2، Ni3Ti و NiTi به ترتيب، 198، 155 و 33 كيلوژول بر مول تعيين شد. همچنين، ضرايب نفوذ تجمعي در تركيبات بين¬فلزي تشكيل شده با استفاده از روش واگنر محاسبه و انرژي فعالسازي ضرايب نفوذ تجمعي براي NiTi2، NiTi و Ni3Ti به ترتيب، 168، 149 و 78 كيلوژول بر مول محاسبه شد.

1402/08/29

Mechanism and kinetics formation of Intermetallic Compounds in Ni-Ti Diffusion bonding

9/24/2024 12:00:00 AM

In order to investigate the formation and growth mechanism of the intermetallic phases and the diffusion of the components in Ni-Ti binary system, Ni-Ti diffusion couple experiments are carried out at four different temperatures of 750, 800, 850, and 900 °C up to 24 h. Microstructural observations using scanning electron microscopy equipped with energy dispersive spectroscopy and XRD analysis and also EBSD analysis at the interface of the nickel-titanium indicates formation of three major intermetallic of NiTi2, Ni3Ti and NiTi and also formation of two metastable Ni4Ti3 and Ni3Ti2 compounds. By using of cerium oxide particles as an inert marker, it is shown that the diffusion of nickel atoms toward titanium is faster than the diffusion of titanium atoms through the compound layers. The position of the marker in the Ni/NiTi3 interface, the calculation of ratio of intrinsic diffusivities of nickel to titanium, and also the numerical calculation of the increase in surface energy of nucleation showed that nickel is the dominant element in this system, and as a result, the order of formation of intermetallic compounds in this system is first NiTi2, then Ni3Ti and finally NiTi. The activation energies for the formation and growth of NiTi2, NiTi and Ni3Ti interfacial layers are found to be respectively 198, 155 and 33 kJ/mol. In addition, the integrated diffusion coefficients are calculated by use of Wagner method. The activation energies for the integrated diffusion coefficient of NiTi2, NiTi and Ni3Ti are calculated as 168,149 and 78 kJ/mol, respectively.

سيستم دوتايي نيكل – تيتانيم , تركيبات بين¬فلزي , اثر كركندال , ضريب نفوذ تجمعي

Ni-Ti binary system , Intermetallic compounds , Kirkendall effect , Integrated diffusion coefficient

Amin Babaei-dehkordi

Mansour Soltanieh