شکل2- تغییرات چگالی نمونه های تف جوشی شده الف)در دماهای گوناگون و زمان 1ساعت ب)در زمان های گوناگون و دمای°C1400
اثر دما و زمان تف جوشی روی سختی نانوکامپوزیت 2Al2O3-TiBنیز در شکل 3 نشان داده شده است. با توجه به شکل(3-الف) با افزایش دمای تف جوشی در زمان 1 ساعت، سختی افزایش می یابد که این افزایش در نمونه آسیاکاری شده به مدت 10 ساعت نسبت به نمونه های آسیاکاری شده به مدت 5/2 و 6 ساعت بیشتر می باشد.
شکل(3-ب) نشان دهنده تغییرات سختی نمونه ها در دمای C°1400 و در زمان های گوناگون میباشد. همان گونه که مشاهده میشود، نمونه 10ساعته دارای بیشترین مقدار سختی و برابر HV 927 میباشد. یکی از دلایل افزایش سختی، پراکندگی ذرات 2TiB در ساختار و زمینه 3 Al2O میباشد.گفتنی است تف جوشی همه نمونهها در فشار معمولی محیط انجام شده است.
البته، سختی یکی از نمونه های خام پیش از تف جوشی اندازه گیری شد که مقدار آن برابرHV 55 میباشد که در مقایسه با نمونه های تف جوشی شده بسیار ناچیز می باشد و با توجه به مقدار سختی نمونه خام، تاثیر فرآیندتف جوشی بر خواص مکانیکی از جمله سختی در این نانوکامپوزیت مشخص می شود بمنظور اطمینان از نتایج بدست آمده، سختی سه نقطه از هر نمونه اندازه گیری و مقدار میانگین به عنوان سختی نمونه انتخاب شده است.

الف) ب)

شکل3- تغییرات سختی نمونه های تف جوشی شده در الف)دماهای گوناگون تف جوشی و ب)زمانهای گوناگون تف جوشی در دمایC°1400
تخلخل نمونه ها نیز همانند سختی و چگالی به عوامل به دو نمونه دیگر بیشتر می باشد که میتواند ناشی از
زمان بیشتر آسیاکاری و کوچکتر شدن اندازه دانه ها باشد. شکل(4- ب) نیز نشان دهنده تغییرات تخلخل در دمایC°1400 و زمانهای گوناگون می باشد. با توجه به شکل، با افزایش زمان، تخلخل به صورت نامنظم تغییر میکند، اما در نهایت نمونه 10 ساعت آسیاکاری شده نسبت به نمونههای دیگر کاهش تخلخل بیشتری دارد. متعددی از جمله نوع و جنس نمونه ها، فشار اعمال شده در حین پرس و همچنین، دما و زمان تف جوشی وابسته می باشد. شکل(4-الف) نشان دهنده تغییرات تخلخل باز نمونه ها با توجه به تف جوشی در دماهایC°1100 تا C°1400 و زمان 1 ساعت می باشد. با توجه به شکل با افزایش دمای تف جوشی، تخلخل نمونه ها کاهش می یابد که البته کاهش در نمونه 10 ساعت آسیاکاری شده نسبت

الف) ب)

شکل4- تغییرات تخلخل نمونه های تف جوشی شده در الف) دماهای گوناگون و زمان 1 ساعت. ب) در زمان های گوناگون و دمای C°1400.
تغییرات استحکام فشاری نیز در شکل 5 نشان داده شده است. با توجه به شکل (5-الف) با افزایش دمای تف جوشی، استحکام فشاری نمونه ها افزایش مییابد که این پدیده می تواند ناشی از کاهش تخلخل باشد. البته، در نمونه 10 ساعته افزایش استحکام فشای نسبت به دو نمونه دیگر بیشتر می باشد. شکل (5-ب) تغییرات استحکام فشاری نمونه های تف جوشی شده در دمای C°1400 و زمان های گوناگون را نشان می دهد. با توجه به این منحنی استحکام فشاری هر سه نمونه در دمای C°1400 و زمان 3 ساعت به بیشترین مقدار خود رسیده و با افزایش زمان تف جوشی، استحکام فشاری کاهش مییابد که دلیل این امر می تواند ناشی از افزایش زمان تف جوشی و افزایش اندازه دانه ها باشد. در این منحنی همچنین، مشاهده می شود که نمونه 10 ساعته دارای بیشترین مقدار استحکام فشاری نسبت به دو نمونه دیگر می باشد. با مقایسه استحکام فشاری در دما و زمانهای
الف) ب)

شکل5- تغییرات استحکام فشاری نمونه های تف جوشی شده در الف)دماهای گوناگون و زمان1ساعت و ب)دمایC°1400و زمان های گوناگون.

گوناگون مشاهده می شود که استحکام فشاری در دمای C°1400و زمان 3 ساعت بیشترین مقدار است.
جهت بررسی بهتر تاثیر تف جوشی روی استحکام فشاری نمونه های تف جوشی شده، استحکام فشاری نمونه های خام (برابر MPa19) اندازه گیری شد که نشاندهنده استحکام پایین نمونه ها پیش از تفجوشی میباشد.
شناسایی فازی و ساختاری(آنالیز XRD) نمونه های تف جوشی شده
بمنظور اطمینان از عدم انجام واکنشهای دیگر در حین تف جوشی نمونه ها، دو نمونه 10 ساعته تف جوشی شده در دمای C°1200 به مدت 1ساعت و دیگری در دمایC°1400به مدت 4 ساعت تحت آنالیز XRD قرار گرفتند. شکل های (6- الف) و (6-ب) نتایج این آنالیز را نشان می دهد. با توجه به این دوشکل مشخص میشود که پس از انجام تف جوشی در دمای C°1200 و C°1400،پیک های اصلی مربوط به آلومینا و تیتانیوم دی بوراید می باشد که نشان دهنده عدم انجام واکنش و ایجاد فاز جدید در حین تف جوشی می باشد.گفتنی است که پیکهای ضعیف تر نیز مربوط به فازهای 3Al2O و 2TiB میباشد، ولی در شکل از نامگذاری این پیک ها چشم پوشی شده است.
الف) ب)

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل6- الف)نتایج آنالیزXRD نمونه10ساعته تف جوشی شده الف)در دمایC°1200و زمان 1ساعت.ب)در دمای C°1400و زمان 4ساعت.
مشخصه یابی ریزساختاری نمونه ها آسیاکاری ذرات ریزتر شده، ولی با افزایش زمان آسیاکاری
و ریز شدن ذرات به دلیل کاهش انرژی سطحی تمایل به خوشهای شدن افزایش مییابد و موجب تشکیل ذرات بزرگتر با ساختار لایه ای میشود. شکل 7 نشان دهنده تصاویر SEM پودر نمونه های آسیاکاری شده در زمانهای 5/2، 6، 10 و 20 ساعت پیش از تف جوشی می باشد. با توجه شکل با افزایش زمان

شکل 7- تصاویر SEM نمونه های آسیاکاری شده به مدت c ،6 (b 2/5 (a) 10 و d) 20 ساعت.
شکل 8 نشان دهنده تصاویر SEMنمونه های 5/2 و تیره ذرات آلومینا و دانه های کوچکتر و دارای رنگ 10 ساعت آسیاکاری و تف جوشی شده در دمای روشن تر ذرات 2TiBدر ساختار میباشند. همان گونه که C°1200و زمان 1 ساعت میباشد. دانه های بزرگتر و در شکل مشخص است، با توجه به شکل نمیتوان ادعا
کرد که در این دما و زمان، تف جوشی به گونه کامل انجام شده است. ساختار نیز دارای تخلخلمی باشد که باعث کاهش سختی و استحکام نمونه ها می شود.

شکل 8- تصویر SEMنمونه های a)5/2 و b) 10 ساعت آسیاکاری شده که در دمای C °1200 و زمان 1 ساعت تف جوشی شده اند.
شکل 9 نمای کلی از ریز ساختار نمونه های 5/2، 10 از ویژگیهای این ریزساختارها وجود تخلخل زیاد در
در این نانوکامپوزیت، با توجه به این که چگالی 3Al2O و 2TiB نزدیک به هم میباشند (چگالی 3Al2O برابر 3 g/cm97/3 و 2TiB برابر 3 g/cm38/4 است) میتوان گفت نسبت وزنی و حجمی دو فاز تفاوت زیادی ندارند لذا، با توجه به این که درصد نسبت وزنی 3Al2O به 2TiB برابر 70 به 30 می باشد، بنابراین فازی که از نظر حجمی مقادیر بیشتری را در تصاویر SEM اشغال کرده، فاز 3Al2O میباشد. پس میتوان ادعا کرد که
3Al2O فاز زمینه و 2TiB تقویت کننده است.

ساعت نانوکامپوزیت 2Al2O3-TiBتف جوشی شده در دمایC°1400 و زمان 4 ساعت را نشان می دهد. همان گونه که از شکل مشخص است با توجه به تشکیل حالت گلویی در بین ذرات می توان ادعا کرد که تفجوشی انجام شده است و با افزایش زمان آسیاکاری افزون بر این که حالت گلویی بهتر انجام گرفته، همچنین، به نظر میرسد تخلخل نمونه ها نیز کاهش یافته است.البته افزایش زمان آسیاکاری موجب رشد بیشتر دانهها در شرایط مساوی میشود.

بین دانهها است که نشاندهنده رشد سریع دانهها میباشد بنابراین، تخلخل ها به دلیل جابهجایی سریع مرز دانه ها به دام میافتند. وجود این تخلخلها موجب کاهش دانسیته میشود. از این رو، مشکل عمده حذف این تخلخلها می باشد که نیاز به حرکت آرام مرز دانه ها دارد.
وجود فاز 2TiB به گونه چشمگیری مانع از رشد دانه های 3Al2O و در نتیجه کاهش تخلخل در ساختار میشود
.[8]
نتیجه گیری
192024-2113346

شکل 9- تصاویر SEM نمونه های a)5/2 وb )10ساعت آسیاکاری شده که در دمایC°1400 و زمان4 ساعت تف جوشی شده اند.
با توجه به دادههای بدست آمده از این پژوهش و بحثهای انجام شده نتایج نهایی این پژوهش را میتوان به صورت زیر خلاصه کرد. نتایج آنالیز XRD فرآوردهها نشان میدهد پس از تف جوشی در کوره تحت اتمسفر خنثی تغییری در نوع فرآورده ها نهایی رخ نمی دهد. با توجه به نتایج، بهترین خواص مکانیکی پس از تف جوشی مربوط به نمونه 10ساعت آسیاکاری شده و تف جوشی شده در دمای 1400 درجه سانتیگراد و زمان 4 ساعت میباشد که شامل بیشترین مقدار سختی و برابرHV927 و همچنین، بالاترین استحکام فشاری و برابرMPa500 و نیز کمترین مقدار تخلخل(کمتر از 11 درصد) می باشد. در نهایت، دمای 1400درجه سانتیگراد و زمان 4 ساعت به عنوان دما و زمان بهینه بمنظور انجام تف جوشی نانوکامپوزیت 2Al2O3-TiB سنتز شده به روش مکانوشیمیایی انتخاب شد.
of TiO2 and B2O3,Materials Science and Engineering, PP. 145-151. June 2003.
5- E. MohamadSharifi, F. Karimzade, and
M. H. Enayati, Preparation of Al2O3-TiB2
Nanocomposite powder by
Mechanochemical Reaction between Al, B2O3 and Ti, Advanced Powder
Technology, PP. 526-.135 .1102
6- M.A.Khaghani-Dehaghani, R.
Ebrahimi-kahrizsangi, N. Setoudeh, and B. Nasiri-tabrizi, Mechanochemical Synthesis of Al2O3-TiB2 Nanocomposite Powder from Al-TiO2-H3Bo3 Mixture, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, PP. 244-.942 2011. 7- Carl C.Koch, Nanostructured Materials Processing, Properties and Applications, North Carolina State University Raleigh, North Carolina PP. 625, 2002.
Refrences
Y. Han, Y. Dai, D. Shu, J. Wang, and B.Sun, Electronic and Bonding Properties of TiB2,Journal of Alloys and Compounds, PP. 327-331. 2007.
S. Q. Wu, H. G. Zhu and S. C. Tjong, Wear Behavior of Insitu Al-Based Composites Containing TiB2, Al2O3, and Al3Ti Particles, Metallurgical and Materials Transactions, Vol 30, PP. 243.842 January 1999.
Zh. Jinyong, T. Wenjun, F. Zhenegyi, W. Weiming, and Z. Qingjie, Fabrication of Homogenous Dispersion TiB2Al2O3composites, Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed. PP.681-683. Aug. 2011.
R. V. Krishnarao, and J.
Subrahmanyam, Studes on the formation of TiB2 through Carbothermal Reduction Materials, Volume 33, PP.58-64. July 2012.
خاقانی دهاقانی.م، ساخت و مشخصه یابی نانوکامپوزیتهای 2Al2O3-TiB به روش مکانوشیمیایی ،دانشکده تحصیلات تکمیلی، دانشگاه آزاداسلامی واحد تهران جنوب، گزارش علمی، بهمن 1389.

  • 1

پاسخ دهید