شکل2- تغییرات چگالی نمونه هاي تف جوشی شده الف)در دماهاي گوناگون و زمان 1ساعت ب)در زمان هاي گوناگون و دماي°C1400
اثر دما و زمان تف جوشی روي سختی نانوکامپوزیت 2Al2O3-TiBنیز در شکل 3 نشان داده شده است. با توجه به شکل(3-الف) با افزایش دماي تف جوشی در زمان 1 ساعت، سختی افزایش می یابد که این افزایش در نمونه آسیاکاري شده به مدت 10 ساعت نسبت به نمونه هاي آسیاکاري شده به مدت 5/2 و 6 ساعت بیشتر می باشد.
شکل(3-ب) نشان دهنده تغییرات سختی نمونه ها در دماي C°1400 و در زمان هاي گوناگون میباشد. همان گونه که مشاهده میشود، نمونه 10ساعته داراي 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 هاي خام پیش از تف جوشی اندازه گیري شد که مقدار آن برابرHV 55 میباشد که در مقایسه با نمونه هاي 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 گیري و مقدار میانگین به عنوان سختی نمونه انتخاب شده است.

الف) ب)

شکل3- تغییرات سختی نمونه هاي تف جوشی شده در الف)دماهاي گوناگون تف جوشی و ب)زمانهاي گوناگون تف جوشی در دمايC°1400
تخلخل نمونه ها نیز همانند سختی و چگالی به عوامل به دو نمونه دیگر بیشتر می باشد که میتواند ناشی از
زمان بیشتر آسیاکاري و کوچکتر شدن اندازه دانه ها باشد. شکل(4- ب) نیز نشان دهنده تغییرات تخلخل در دمايC°1400 و زمانهاي گوناگون می باشد. با توجه به شکل، با افزایش زمان، تخلخل به صورت نامنظم تغییر میکند، اما در نهایت نمونه 10 ساعت آسیاکاري شده نسبت به نمونههاي دیگر کاهش تخلخل بیشتري دارد. متعددي 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 دماهايC°1100 تا C°1400 و زمان 1 ساعت می باشد. با توجه به شکل با افزایش دماي تف جوشی، تخلخل نمونه ها کاهش می یابد که البته کاهش در نمونه 10 ساعت آسیاکاري شده نسبت

الف) ب)

شکل4- تغییرات تخلخل نمونه هاي تف جوشی شده در الف) دماهاي گوناگون و زمان 1 ساعت. ب) در زمان هاي گوناگون و دماي C°1400.
تغییرات استحکام فشاري نیز در شکل 5 نشان داده شده است. با توجه به شکل (5-الف) با افزایش دماي تف جوشی، استحکام فشاري نمونه ها افزایش مییابد که این پدیده می تواند ناشی از کاهش تخلخل باشد. البته، در نمونه 10 ساعته افزایش استحکام فشاي نسبت به دو نمونه دیگر بیشتر می باشد. شکل (5-ب) تغییرات استحکام فشاري نمونه هاي تف جوشی شده در دماي C°1400 و زمان هاي گوناگون را نشان می دهد. با توجه به این منحنی استحکام فشاري هر سه نمونه در دماي C°1400 و زمان 3 ساعت به بیشترین مقدار خود رسیده و با افزایش زمان تف جوشی، استحکام فشاري 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 داراي بیشترین مقدار استحکام فشاري نسبت به دو نمونه دیگر می باشد. با مقایسه استحکام فشاري در دما و زمانهاي
الف) ب)

شکل5- تغییرات استحکام فشاري نمونه هاي تف جوشی شده در الف)دماهاي گوناگون و زمان1ساعت و ب)دمايC°1400و زمان هاي گوناگون.

گوناگون مشاهده می شود که استحکام فشاري در دماي C°1400و زمان 3 ساعت بیشترین مقدار است.
جهت بررسی بهتر تاثیر تف جوشی روي استحکام فشاري نمونه هاي تف جوشی شده، استحکام فشاري نمونه هاي خام (برابر MPa19) اندازه گیري شد که نشاندهنده استحکام پایین نمونه ها پیش از تفجوشی میباشد.
شناسایی فازي و ساختاري(آنالیز XRD) نمونه هاي تف جوشی شده
بمنظور اطمینان از عدم انجام واکنشهاي دیگر در حین تف جوشی نمونه ها، دو نمونه 10 ساعته تف جوشی شده در دماي C°1200 به مدت 1ساعت و دیگري در دمايC°1400به مدت 4 ساعت تحت آنالیز XRD قرار گرفتند. شکل هاي (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 دماي C°1200 و C°1400،پیک هاي اصلی مربوط به آلومینا و تیتانیوم دي بوراید می باشد که نشان دهنده عدم انجام واکنش و ایجاد فاز جدید در حین تف جوشی می باشد.گفتنی است که پیکهاي ضعیف تر نیز مربوط به فازهاي 3Al2O و 2TiB میباشد، ولی در شکل از نامگذاري 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 دمايC°1200و زمان 1ساعت.ب)در دماي C°1400و زمان 4ساعت.
مشخصه یابی ریزساختاري نمونه ها آسیاکاري ذرات ریزتر شده، ولی با افزایش زمان آسیاکاري
و ریز شدن ذرات به دلیل کاهش انرژي سطحی تمایل به خوشهاي شدن افزایش مییابد و موجب تشکیل ذرات بزرگتر با ساختار لایه اي میشود. شکل 7 نشان دهنده تصاویر SEM پودر نمونه هاي آسیاکاري شده در زمانهاي 5/2، 6، 10 و 20 ساعت پیش از تف جوشی می باشد. با توجه شکل با افزایش زمان

شکل 7- تصاویر SEM نمونه هاي آسیاکاري شده به مدت c ،6 (b 2/5 (a) 10 و d) 20 ساعت.
شکل 8 نشان دهنده تصاویر SEMنمونه هاي 5/2 و تیره ذرات آلومینا و دانه هاي کوچکتر و داراي رنگ 10 ساعت آسیاکاري و تف جوشی شده در دماي روشن تر ذرات 2TiBدر ساختار میباشند. همان گونه که C°1200و زمان 1 ساعت میباشد. دانه هاي 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 داراي تخلخلمی باشد که باعث کاهش سختی و استحکام نمونه ها می شود.

شکل 8- تصویر SEMنمونه هاي a)5/2 و b) 10 ساعت آسیاکاري شده که در دماي C °1200 و زمان 1 ساعت تف جوشی شده اند.
شکل 9 نماي کلی از ریز ساختار نمونه هاي 5/2، 10 از ویژگیهاي 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 زیادي ندارند لذا، با توجه به این که درصد نسبت وزنی 3Al2O به 2TiB برابر 70 به 30 می باشد، بنابراین فازي که از نظر حجمی مقادیر بیشتري 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 دمايC°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 آسیاکاري افزون بر این که حالت گلویی بهتر انجام گرفته، همچنین، به نظر میرسد تخلخل نمونه ها نیز کاهش یافته است.البته افزایش زمان آسیاکاري موجب رشد بیشتر دانهها در شرایط مساوي 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 چشمگیري مانع از رشد دانه هاي 3Al2O و در نتیجه کاهش تخلخل در ساختار میشود
.[8]
نتیجه گیري
192024-2113346

شکل 9- تصاویر SEM نمونه هاي a)5/2 وb )10ساعت آسیاکاري شده که در دمايC°1400 و زمان4 ساعت تف جوشی شده اند.
با توجه به دادههاي بدست آمده از این پژوهش و بحثهاي 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 تغییري در نوع فرآورده ها نهایی رخ نمی دهد. با توجه به نتایج، بهترین خواص مکانیکی پس از تف جوشی مربوط به نمونه 10ساعت آسیاکاري شده و تف جوشی شده در دماي 1400 درجه سانتیگراد و زمان 4 ساعت میباشد که شامل بیشترین مقدار سختی و برابرHV927 و همچنین، بالاترین استحکام فشاري و برابرMPa500 و نیز کمترین مقدار تخلخل(کمتر از 11 درصد) می باشد. در نهایت، دماي 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 نانوکامپوزیتهاي 2Al2O3-TiB به روش مکانوشیمیایی ،دانشکده تحصیلات تکمیلی، دانشگاه آزاداسلامی واحد تهران جنوب، گزارش علمی، بهمن 1389.


پاسخی بگذارید