21270

21270

بررسي عوامل مؤثر بر سنتز احتراقي تركيب بين فلزي Mg2Si

كارشناسي ارشد

استخراج فلزات

1398

1398/4/24

دكتر ماندانا عادلي - دكتر منصور سلطانيه

مواد و متالورژي

در اين تحقيق سنتز احتراقي خودپيشرونده تركيب Mg2Si مورد بررسي قرار گرفته است. نحوه پيشرفت جبهه واكنش و عوامل تاثيرگذار بر سنتز احتراقي تركيب Mg2Si مطالعه گرديد. نمونه‌هايي استوانه‌اي شكل از مخلوط پودري منيزيم و سيليسيم با خلوص بالا با نسبت‌ مولي ثابت 2:1 و با چگالي‌هاي نسبي 70، 80 و 90 درصد و اندازه دانه‌هاي سيليسيم 37 تا 44، 44 تا 105 و 105 تا 250 ميكرون تهيه شده و تحت اتمسفر آرگون مورد سنتز احتراقي قرار گرفت. افروزش نمونه‌ها به وسيله يك قطعه گرافيتي گرم شده در محيط يك كوره القايي صورت گرفت. براي بررسي تاريخچه دمايي در نمونه‌ها، از ترموكوپل‌هاي نوع K كه در محل‌هاي معين در نمونه تعبيه شده بود استفاده شد. براي ثبت اطلاعات دما يك دستگاه جمع آوري داده با قابليت ثبت ده سيگنال در ثانيه مورد استفاده قرار گرفت. نمونه‌هاي سنتز شده با استفاده از پراش پرتو ايكس XRD ))، ميكروسكوپ الكترون روبشي (SEM )، آناليز عنصري (EDX ) و آناليز حرارتي (DSC ) تحت آناليز قرار گرفت. اثر پارامترهاي چگالي نسبي و اندازه دانه سيليسيم بر سرعت پيشرفت جبهه واكنش، دماي احتراق و زمان افروزش بررسي گرديد. با افزايش چگالي نسبي و كاهش اندازه دانه سيليسيم، دماي احتراق ابتدا افزايش يافته و سپس كاهش مي‌يابد. همچنين با افزايش چگالي نسبي زمان افروزش ابتدا كاهش يافته و سپس افزايش مي‌يابد. سرعت پيشروي جبهه احتراق با افزايش چگالي نسبي و كاهش اندازه دانه سيليسيم افزايش مي‌يابد. انرژي اكتيواسيون براي سنتز احتراقي تركيب Mg2Si از فرمول اصلاح شده آرنيوس و با استفاده از سرعت پيشروي جبهه احتراق و دماي احتراق برابر با 195 كيلوژول بر مول محاسبه گرديد. كلمات كليدي: تركيب بين فلزي سيليسيدي، تركيب Mg2Si، سنتز احتراقي خودپيشرونده، چگالي نسبي، اندازه دانه، تاريخچه دمايي

1398/08/13

Investigation on the effect of process parameters on the combustion synthesis of Mg2Si intermetallic

7/14/2020 12:00:00 AM

In this research the self-propagation combustion synthesis of Mg2Si has been studied. The reaction front propagation and effective parameters in combustion synthesis of Mg2Si has been investigated. For this purpose, cylindrical samples of compressed, mixed powders of Mg and Si with constant molar ratio of 2:1 and relative densities of 70, 80 and 90% have been prepared. The particle size distribution of silicon were 37-44, 44-105 and 105-250 microns. The combustion synthesis was carried out under argon atmosphere. Ignition of the samples took place using an induction coil and graphite. The temperature history of the samples was determined using K-type thermocouples which were embedded in particular locations in the samples. Temperature data was recorded using a set-up which was capable of collecting ten signals per second. All synthesized samples has been analyzed using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, elemental and thermal analysis. The effect of relative density and particle size of silicon on the reaction front propagation velocity, combustion temperature and ignition time has been studied. It has been shown that with increasing of relative density and decreasing of silicon particle size the combustion temperature primarily increases and then decrease, also with increasing in the relative density, the combustion temperature increases after a decrease. The reaction front propagation velocity increases with increasing the relative density and decreasing the silicon particle size. Combustion synthesis activation energy for Mg2Si compound was calculated with modified Arrhenius equation using the reaction front propagation velocity and combustion temperature which was 195 kj/mol. Keywords: silicide intermetallic, Mg2Si compound, self-propagation combustion synthesis, relative density, particle size, temperature history