Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Mohammad Hossei Enayati
فتح اله کريم زاده (استاد راهنما) محمدحسين عنايتي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Khodaei
مهدي خدايي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Mechanochemical Synthesis of Fe3Al-Al2O3 Nanocomposite and Investigation of Its Properties
Fe 3 Al intermetallic compound is an important class of materials because of a combination of its high tensile strength, low density, good wear resistance, ease of fabrication and low cost. It also has excellent oxidation, sulfidation and corrosion resistance at high temperature. These properties have led to the identification of several potential usages including structural applications and protective coatings in hostile environments. Two major problems that restrict the application of Fe 3 Al are poor low-temperature ductility and inadequate high-temperature creep resistance. These limitations can be overcome by introducing ceramic particles as reinforcements. The goal of this work is fabrication of Fe 3 Al intermetallic compound with Al 2 O 3 reinforcement via mechanochemical process. The phase transformation and microstructural characterization during mechanochemical reaction were investigated by X-ray diffractometery (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Transmission electron microscopy (TEM) with an energy dispersive spectrometer (EDS) attached, and thermal analysis (DTA).Mechanochemical behavior of different Fe, Al, and Fe 2 O 3 powder mixtures to fabrication of Fe–Al 2 O 3 , Fe 3 Al–57 vol.% Al 2 O 3, Fe 3 Al–30 vol.% Al 2 O 3 was studied according to the calculated adiabatic temperature of reactions, vial temperature measurement during milling, and structural investigations. Fe 3 Al–57 vol.% Al 2 O 3 and Fe 3 Al–30 vol.% Al 2 O 3 nanocomposite powders were compacted and then sintered at 1400 ? C for 1 h. The consolidated Fe 3 Al–57 vol.% Al 2 O 3 art had an ultrafine and homogeneous structure without "core-rim" feature consisting of Fe 3 Al and Al 2 O 3 phases. The consolidated Fe 3 Al–30 vol.% Al 2 O 3 art had a homogeneous and interconnected network of Fe 3 Al matrix. In addition, Fe 3 Al–30 vol.% Al 2 O 3 was also fabricated by mechanical alloying of Fe, Al, and nano-Al 2 O 3 in order to compare the effect of the addition route of Al 2 O 3 phase in Fe 3 Al matrix on sintering behavior and mechanical properties. The results showed that the Fe 3 Al–30 vol.% Al 2 O 3 fabricated through mechanochemical process had higher three-point fracture stress and hardness than Fe 3 Al–30 vol.% Al 2 O 3 fabricated by addition of Al 2 O 3 nanopowders
چکيده آلومينايدهاي آهن به دليل دارا بودن تلفيقي از خواص مکانيکي مناسب، چگالي کم، هزينه مواد اوليه پايين و مقاومت اکسيداسيون و سولفيداسيون عالي گزينه مناسبي براي کاربردهاي دماي بالا ومحيط هاي خورنده به شمار مي‌روند. مشکل اصلي آلومينايدهاي آهن، مانند ساير ترکيبات بين فلزي، انعطاف پذيري کم در دماي محيط و استحکام خزشي نامناسب دردماهاي بالا مي‌باشد. استحکام خزشي آلومينايدهاي آهن بوسيله اضافه کردن ذرات تقويت کننده و ايجاد کامپوزيت به طور قابل توجهي افزايش مي‌يابد. هدف از انجام اين تحقيق ايجاد نانوکامپوزيت با زمينه آلومينايد آهن با ترکيب Fe 3 Al و ذرات تقويت کننده Al 2 O 3 از طريق فرايند مکانوشيميايي مي باشد. تغييرات فازي و مطالعات ريز ساختاري بوسيله آزمون هاي پراش پرتو ايکس (XRD)، آناليز حرارتي (DTA)، ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) و ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM) به همراه طيف سنجي تفکيک انرژي (ESD) انجام شد. رفتار مکانوشيميايي مخلوط پودر هاي آهن، آلومينيوم و هماتيت با درصد هاي مختلف براي ساخت ترکيب هاي نانوکامپوزيتي Fe–Al 2 O 3 ، Fe 3 Al–57 vol.% Al 2 O 3 و Fe 3 Al–30 vol.% Al 2 O 3 براساس محاسبه دماي آدياباتيک واکنش، دماي محفظه آسياب و بررسي هاي ساختاري مورد مطالعه قرار گرفت و مکانيزم واکنش مکانوشيميايي مربوطه تعيين شد. پودرهاي نانوکامپوزيتي آلومينايد آهن پس از متراکم شدن، در دماي 1400 درجه سانتيگراد به مدت 1 ساعت سينتر شدند. ريزساختار قطعه سينتر شده از پودر نانوکامپوزيتي Fe 3 Al–57 vol.% Al 2 O 3 داراي ساختار شبکه اي بهم پيوسته و يکنواخت از فازهاي تشکيل دهنده مي باشد. همچنين ريزساختار قطعه سينتر شده از پودر نانوکامپوزيتي Fe 3 Al–30 vol.% Al 2 O 3 داراي ساختار شبکه اي بهم پيوسته از فاز Fe 3 Al بوده و فاز تقويت کننده به صورت يکنواخت در زمينه توزيع شده اند. به منظور مقايسه تاثير فرايند ايجاد فاز تقويت کننده بر ريزساختار و خواص مکانيکي قطعه سينتر شده از پودرنانوکامپوزيتي Fe 3 Al–30 vol.% Al 2 O 3 ، اين ترکيب علاوه بر فرايند مکانوشيميايي مخلوط پودرهاي آهن، آلومينيوم و هماتيت، توسط اضافه کردن نانوپودر آلومينا به مخلوط پودر آهن و آلومينيوم از طريق فرايند آلياژسازي مکانيکي ساخته شد. نتايج نشان داد که ترکيب نانوکامپوزيتي Fe 3 Al–30 vol.% Al 2 O 3 ساخته شده با اضافه کردن ذرات آلومينا داراي ريزساختار غير يکنواخت و آگلومره شده از فاز تقويت کننده بوده و پيوستگي کاملي در فصل مشترک دو فاز وجود ندارد. اين درحالي است که ترکيب ايجاد شده به روش مکانوشيميايي داراي ساختار کاملاً يکنواخت و فصل مشترک فازي پيوسته مي باشد. همچنين قطعه ايجاد شده از پودر نانوکامپوزيتي Fe 3 Al–30 vol.% Al 2 O 3 ساخته شده به روش مکانوشيميايي داراي استحکام شکست و سختي بالايي در دماي محيط در مقايسه با ترکيب مشابه حاصل از اضافه کردن نانوپودر آلومينا مي باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی