بررسي عوامل مؤثر بر توليد كامپوزيت NbAl3/Al2O3 به روش سنتز احتراقي حالت SHS

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش، توليد كامپوزيت زمينه بين فلزي NbAl3 با ذرات تقويت كننده Al2O3 به روش سنتز احتراقي خود پيش رونده و به صورت درجا مورد بررسي قرار گرفت كه طي آن اثر دانسيته نسبي و آلومينيوم اضافي بر خواص و ريزساختار كامپوزيت توليدي مطالعه و ارزيابي شد. بدين منظور ابتدا نمونه¬¬هاي تهيه شده از پودر مواد واكنش¬گر شامل اكسيد نايوبيوم و آلومينيوم براي بررسي تحولات و واكنش¬هاي انجام شده در حين فرآيند سنتز احتراقي تحت آناليز حرارتي (DTA) قرار گرفتند. تغييرات دماي نمونه¬ها در حين سنتز توسط ترمومتر ديجيتالي غير تماسي ثبت شد. پس از سنتز، تغييرات فازي توسط آزمون پراش اشعه ايكس XRD)) و ريزساختار آن توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) بررسي شد و در ادامه تخلخل نمونه¬ها محاسبه و ميزان سختي هر كدام از نمونه¬ها ثبت شد. اثر پارامترهاي دانسيته نسبي (سه نمونه با دانسيته نسبي 75، 85 و 95 درصد چگالي ماكزيمم تئوري) و آلومينيوم اضافي (نمونه استوكيومتري و دو نمونه با 20 و 40 درصد وزني آلومينيوم اضافي) بر خواص و ريز ساختار كامپوزيت NbAl3- Al2O3 بررسي شد. آناليزهاي XRD و SEM-EDSنشان داد كه فازهاي اصلي در نمونه¬ها فارغ از اثر دانسيته نسبي و آلومينيوم اضافي،NbAl3 و Al2O3 بوده است. تغييرات دما برحسب زمان در حين سنتز سه نمونه با دانسيته نسبي 75 ، 85 و 95 درصد نشان داد كه با افزايش دانسيته نسبي احتراق سريع¬تر اتفاق مي¬افتد. در واقع در نمونه با دانسيته نسبي 75 درصد، احتراق پس از حدود 95 ثانيه، در نمونه¬ با دانسيته نسبي 85 بعد از 50 ثانيه و در نمونه 95 درصد احتراق بعد از حدود 46 ثانيه اتفاق افتاد. همچنين تغييرات دما برحسب زمان در حين سنتز سه نمونه با مقدار صفر، 20 و 40 درصد وزني آلومينيوم اضافي نشان داد كه با افزايش مقدار آلومينيوم اضافي در سيستم، احتراق به تاخير مي¬افتد. در واقع احتراق نمونه با صفر درصد وزني آلومينيوم اضافي بعد از حدود 55 ثانيه، نمونه با 20 درصد وزني آلومينيوم اضافي بعد از حدود 65 ثانيه و نمونه با 40 درصد وزني آلومينيوم اضافي بعد از حدود 75 ثانيه اتفاق افتاد. ثبت دماي نمونه¬ها در طول سنتز سه نمونه با مقدار صفر(با دماي احتراق 974 درجه سانتي¬گراد) ، 20 (با دماي احتراق 965 درجه سانتي¬گراد) و 40 درصد وزني آلومينيوم اضافي (با دماي احتراق 939 درجه سانتي¬گراد) نشان داد كه با افزايش آلومينيوم اضافي سيستم دماي احتراق نمونه¬ها كاهش مي¬يابد. در آناليز ريزساختاري تمام نمونه¬ها فاز سفيد رنگ به صورت ذرات غني از Nb مشاهده شد كه اين ذرات فاز سفيد رنگ در دو نمونه با مقدار 20 و 40 درصد وزني آلومينيوم اضافي، به صورت باندهايي خطي در مجاورت فصل مشترك فاز بين فلزي و سراميكي پراكنده شده¬اند. علاوه بر اين مقداري آلومينيوم فلزي در محصولات سنتز دو نمونه با مقدار 20 و40 درصد وزني آلومينيوم اضافي، مشاهده شد. اندازه¬گيري سختي نشان داد كه وجود آلومينيوم اضافي به عنوان يك فاز انعطاف پذير، باعث كاهش قابل توجه سختي از مقدار 1017 ويكرز (براي نمونه با آلومينيوم استوكيومتري) تا 136 ويكرز (براي نمونه با 40 درصد وزني آلومينيوم اضافي) شد. ارزيابي درصد تخلخل همه نمونه¬ها، تخلخلي بين حدود 22 تا 33 درصد را نشان ¬داد. كلمات كليدي: سنتز احتراقي حالت SHS ،آلومينوترمي، كامپوزيت زمينه بين فلزي، كامپوزيت پايه آلومينايد

194745

دانشگاه علم و صنعت ايران

استخراج فلزات

دكتر ماندانا عادلي - دكتر محمدرضا ابوطالبي