Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Mohammad Hossei Enayati
فتح اله کریم زاده (استاد راهنما) محمدحسین عنایتی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Tavoosi
مجید طاووسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1386
The goal of this study is investigation of Al base amorphous- nanocrystalline materials in order to improve glass forming ability and thermal stability of these materials. To study the thermal behavior and kinetic of crystallization of produced samples, the X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA) and high resolution transition electron microscopy (HRTEM) methods, has been used. The theoretical calculations showed that the glass forming ability and thermal stability of Al-Fe alloying system is so high and Ni, Ti and Nb are the best choice for using as alloying elements in this system. The performed mechanical alloying in Al 80 Fe 20 , Al 80 Fe 10 Ni 10 , Al 80 Fe 10 Ti 10 and Al 80 Fe 10 Nb 10 showed that, only in Al 80 Fe 10 Ni 10 and Al 80 Fe 10 Ti 10 alloys amorphous phase can be formed. The produced amorphous phases in these two alloys exhibits one-stage crystallization (at temperature up that 850 o C) on heating and the activation energy for crystallization is about 300 kJ/mol, which is more than other Al- base amorphous alloys. Moreover, the effect of simultaneous presence of Ti and Ni on glass forming ability and thermal stability of amorphous phase in Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 alloy was also investigated. The results showed that the thermal stability of amorphous phase in Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 alloy is more than Al 80 Fe 10 Ni 10 and Al 80 Fe 10 Ti 10 alloys. The crystallization temperature for Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 alloy is about 950 o C which is so higher than other Al-base amorphous alloys (250-400 o C). Keywords: Al-based amorphous alloys; nano- quasicrystalline materials; crystallization kinetic; non-isothermal method.
هدف از انجام این پژوهش توسعه آلیاژهای آمورف زمینه آلومینیوم به منظور دستیابی به آلیاژهایی با پایداری حرارتی مناسب جهت استفاده در مرحله تولید قطعه می‌باشد. در راستای دستیابی به این هدف، در ابتدا با استفاده از مدل‌های ترمودینامیکی و اطلاعات موجود در مراجع، سیستم آلیاژی آلومینیوم- آهن به عنوان مناسب‌ترین سیستم با بالاترین توانایی تشکیل و پایداری حرارتی مناسب انتخاب شد. علاوه بر این، بنابر مطالعات انجام گرفته، مشخص شد که عناصری همچون تیتانیم، نیکل و نیوبیم می‌توانند گزینه‌های مناسبی به منظور استفاده در بهینه‌سازی آلیاژ باشند. در این پژوهش به منظور تولید فاز آمورف از تجهیزات آسیاب‌کاری و در برخی موارد تجهیزات ذوب‌ریسی و در جهت بررسی توانایی تشکیل، پایداری حرارتی، سینتیک و مکانیزم تبلور فاز آمورف در سیستم‌های آلیاژی مختلف، از تجهیزات پراش پرتو ایکس، تجهیزات آنالیز حرارتی، میکروسکوپ الکترونی عبوری با قدرت تفکیک بالا بهره گرفته شد. علاوه بر این به منظور فشرده‌سازی ذرات پودر آمورف از فرایندهای پرس گرم و سینترینگ پلاسمایی- جرقه‌ای استفاده شد. مطالعات انجام گرفته حاکی از آن است که با انجام فرایند آسیاب‌کاری در مورد آلیاژهای Al 80 Fe 20 ، Al 80 Fe 10 Ti 10 ، Al 80 Fe 10 Ni 10 و Al 80 Fe 10 Nb 10 ، تنها در سیستم‌های آلیاژی شامل تیتانیم و نیکل امکان تولید فاز آمورف وجود دارد و تولید فاز آمورف در آلیاژهای Al 80 Fe 20 و Al 80 Fe 10 Nb 10 به دلیل تشکیل ترکیبات بین‌فلزی شبه‌پایدار در حین فرایند، امکان‌پذیر نیست. بعلاوه مشخص شد که روند تغییرات فازی در راستای دستیابی به فاز آمورف در سیستم‌های آلیاژی شامل نیکل و تیتانیم متفاوت است. در این رابطه مکانیزم و سینتیک تبلور فاز آمورف در این دو آلیاژ بررسی شد. نتایج حاصل نشان داد که دما و انرژی اکتیواسیون تبلور در مورد آلیاژهای انتخابی به ترتیب به حدود 900 درجه سانتی‌گراد و 300 کیلوژول بر مول می‌رسد که بسیار بالاتر از مقادیر مربوط به دیگر آلیاژهای آمورف زمینه آلومینیوم بوده و نشان از پایداری حرارتی فوق‌العاده این آلیاژها دارد. در ادامه مسیر بهینه‌سازی آلیاژ تأثیر حضور همزمان نیکل و تیتانیم در تشکیل و پایداری حرارتی فاز آمورف در آلیاژ Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 مورد مطالعه قرار گرفت. در این مورد نیز نتایج نشان داد که مشابه آلیاژهای سه جزئی حاوی نیکل و تیتانیم، در آلیاژ چهارجزئی Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 نیز امکان تشکیل فاز آمورف با استفاده از فرایند آسیاب‌کاری وجود دارد. با وجودی که حضور همزمان تیتانیم و نیکل در آلیاژ، تأثیری در محصول نهایی حاصل از فرایند آسیاب‌کاری نداشته است، روند دستیابی به فاز آمورف طی فرایند و همچنین پایداری حرارتی فاز آمورف در حضور این دو عنصر به شدت تحت تأثیر قرار گرفته است. در این مورد دما و انرژی اکتیواسیون تبلور به ترتیب برابر 950 درجه سانتی‌گراد و 540 کیلوژول بر مول بدست آمد که بسیار بالاتر از مقادیر مربوط به آلیاژهای سه جزئی است. بعلاوه مشخص شد با انجام فرایند سینترینگ پلاسمایی- جرقه‌ای در مدت زمان 10 دقیقه در دمای 550 درجه سانتی‌گراد و فشار600 مگاپاسکال در آلیاژ Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 ، امکان حصول نمونه بالکی با فشردگی کامل وجود دارد. در این مورد ساختار حاصل شامل رسوباتی از ترکیب بین‌فلزی AlTi در زمینه فاز آمورف می‌باشد. کلمات کلیدی : مواد آمورف- نانوکریستال، آلیاژهای غنی از آلومینیوم، سینتیک تبلور، فشرده‌سازی گرم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی