Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Meratian isfahani,Masoud Panepour
محمود مراتيان اصفهاني (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Sadegh Berenjkoub
محمدصادق برنج کوب

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Fabrication of TiAl Intermetallic Compound by Mechanical-thermal Activation Process and Study on Its Formation Mechanism
One of the most important alternative groups of material for super alloys, are titanium aluminides. Some properties like high melting point, high resistance to oxidation, creep and corrosion, high strength from room temperature to high temperature, low density and high strength to weight ratio cause these intermetallics have a specific position for application in aerospace and power plant. There are two major methods for the production of these compounds. The first one is liquid synthesis methods that have some limitations like high temperature and energy as a result of high melting point of Ti. The second one is solid synthesis methods. The most usual solid method is mechanical alloying. However this method doesn't need high temperature but it has some limitations like low capacity of mills, long time of process and subsequent heat treatments. So the main purpose of this research is investigated for the method of production of TiAl that contains both thermal and mechanical activation simultaneously, by using high temperature ball milling. In this research, pure powders of Ti and Al are mixed by stoichiometric ratio in range of the formation of TiAl compound. This mixture was milled in 700, 800 and 900°C (between melting points of Al and Ti) for times of 6, 12 and 18 hours. In order to investigating the effect of temperature and time, XRD, SEM and EDS tests were conducted on reaction products. Then for investigating about the mechanism of this process, some tests like DTA and isothermal test were used. According to the results of this project, TiAl intermetallic was achieved by 18 hours milling of 50%at.Ti- 50%at.Al powder mixture at 900°C. Finally, the results are shown that the first producted compound is Al 3 Ti. After that other Ti-Al intermetallics will form by diffusion. Therefore, the most important parameter in forming of TiAl is diffusion coefficient. Key words Titanium Aluminides, Thermal Activation, Mechanical Activation, Hot milling
چکيده آلومينايدهاي تيتانيم يکي از مهمترين گروه هاي جايگزين براي سوپر آلياژها مي باشند. خواصي چون نقطه ذوب بالا، مقاومت به اکسيداسيون، خزش، خوردگي، استحکام در دماهاي پايين و حفظ آن تا دماهاي بالا، چگالي نسبتا پايين و نسبت استحکام به وزن بالا در اين ترکيبات، اهميت ويژه اي در کاربردهايي حساس و راهبردي مانند هوافضا و نيروگاه ها داده است. عمده ترين روش هاي توليد اين ترکيبات به دو دسته روش هاي حالت جامد و مذاب تقسيم مي شوند. مهمترين مشکل روش هاي مذاب نياز به صرف انرژي زياد به دليل نقطه ذوب بالاي اين ترکيبات است. در روش hy;هاي توليد حالت جامد، هرچند نيازي به دماهاي بالا نيست ليکن از محدوديت هايي چون عدم امکان استفاده براي قطعات حجيم، زمان هاي طولاني فرايند و نياز به عمليات حرارتي متعاقب برخوردار است . از اين رو هدف اصلي اين پژوهش تجميع دو روش فوق در روشي متشکل از فعالسازي مکانيکي و فعالسازي حرارتي به طور همزمان براي توليد آلومينايدهاي تيتانيوم به ويژه ترکيب TiAl با استفاده از آسياي کم انرژي در دماي بالا مي باشد که منجر به توليد اين ترکيبات بر اساس واکنش جامد-مذاب مي شود. در اين تحقيق پودرهاي آلومينيم و تيتانيم خالص با نسبت استوکيومتري ترکيب TiAl مخلوط شده و در زمان هاي 6، 12 و 18 ساعت و دماهاي 700، 800 و 900 درجه سانتي گراد آسياکاري گرم شد. جهت بررسي اثر دما و زمان، محصولات واکنش ها توسط آزمون هاي XRD، SEM و EDS مورد بررسي قرار گرفت. سپس به منظور بررسي مکانيزم واکنش هاي تشکيل، مخلوط پودري اوليه تحت آزمون هاي غير همدما (DTA) و همدما قرار گرفت. با توجه به نتايج اين پژوهش، ترکيب بين فلزي TiAl توسط 18 ساعت آسياکاري در دماي C°900 مخلوط پودري Ti-Al به دست آمد. نتايج نشان داد که اين واکنش پس از ذوب آلومينيم، در اثر تشکيل ترکيب TiAl 3 شروع شده و سپس توسط فرايند نفوذ به ترکيباتي چون TiAl 2 و Ti 3 Al به وجود مي آيند. با نفوذ بيشتر اين ترکيبات به سوي ترکيب مورد نظر حرکت مي کند تا نهايتا TiAl کل نمونه را در بر گيرد. در اين فرايند مکانيزم غالب تا دماي 880 درجه سانتي گراد، نفوذ تيتانيوم بوده ولي پس از اين دما نفوذ آلومينيم نقش بيشتري را ايفا مي کند. مهمترين پارامتر در تشکيل ترکيب TiAl، ضريب نفوذ Al و Ti بوده که به شدت به مقدار فعالسازي حرارتي و مکانيکي وابسته است. کلمات کليدي آلومينايدهاي تيتانيم، فعالسازي مکانيکي، فعالسازي حرارتي، آسياکاري گرم، واکنش جامد مذاب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی