9833

9833

بررسي سينتيكي و تعيين مكانيزيم واكنش پودر هيدرايد تيتانيم و مذاب آلومينيوم خالص

دكتري

مواد - شناسايي و انتخاب مواد فلزي

آبان ماه 1390

آبان ماه 1390

دكتر ديواندري - دكتر شاهوردي - دكتر بوترابي

چكيده پودر هيدرايد تيتانيم ( ) به عنوان ماده حباب‏‏زا در توليد فوم‏هاي فلزي آلومينيمي استفاده مي‏شود. بررسي سينتيكي و تعيين مكانيزم واكنش پودر هيدرايد تيتانيم و مذاب آلومينيم براي تعيين شرايط و كنترل فرآيند فوم‏سازي از اهميت ويژه‏اي برخوردار است. در اين تحقيق، آناليز حرارتي پودر هيدرايد تيتانيم در آرگون و هوا مطالعه شد و سينتيك رفتار حرارتي پودر در هوا، و همچنين واكنش پودر و مذاب آلومينيم خالص با استفاده از منحني‏هاي « زمان » مورد بررسي قرار گرفت. بر طبق نتايج، مكانيزم خروج هيدروژن از پودر در هوا پيچيده بوده و طي هفت مرحله رخ مي‏دهد. در حضور هوا، با افزايش سرعت حرارت‏دهي، مكانيزم خروج هيدروژن از هيدرايد تيتانيم تغيير نمي‏كند. حال آنكه با افزايش دما، مكانيزم از نفوذ داخلي به واكنش شيميايي تبديل مي‏شود. به طور كلي، در دماهاي كمتر از ºC640، مكانيزم به وسيله نفوذ اتم‏هاي هيدروژن و اكسيژن درون شبكه تيتانيم و لايه‏هاي فاز و اكسيد تشكيل شده روي سطح ذرات پودر كنترل مي‏شود و در دماهاي بالاتر ºC700، مكانيزم به وسيله اكسيداسيون پودر كنترل مي‏گردد. در سرعت حرارت‏دهي ºC/min5، اكسيداسيون پودر تقريباً در دماي ºC640 شروع مي‏شود و با افزايش سرعت حرارت‏دهي دماي اكسيداسيون افزايش مي‏يابد. در طي واكنش پودر و مذاب آلومينيم، منحني‏هاي « زمان » داراي سه منطقه است. در مناطق اول و دوم، معادله سرعت واكنش به ترتيب از درجه صفر و يك پيروي مي‏كند و در منطقه سوم فشار ثابت شده و سرعت واكنش صفر مي‏شود. در مناطق اول و دوم، سرعت واكنش به ترتيب به وسيله نفوذ اتم‏هاي هيدروژن در شبكه هيدرايد تيتانيم و واكنش شيميايي تيتانيم و مذاب آلومينيم كنترل مي‏شود. مكانيزم واكنش در سه بازه دمايي الف) ºC700- ºC750، ب) ºC750- ºC800 و ج) ºC800- ºC1000 متفاوت است. عامل اصلي كنترل كننده سرعت در بازه‏ دمايي الف) واكنش شيميايي و در بازه دمايي ج) نفوذ بوده و در بازه دمايي ب) واكنش تحت كنترل واكنش شيميايي و نفوذ قرار دارد. واژه‌هاي كليدي: هيدرايد تيتانيم، سينتيك، مكانيزم، آلومينيم مذاب.