Skip to main content
SUPERVISOR
Fakhreddin Ashrafizadeh,Mohammad Hossei Enayati,Morteza Shamanian esfahani
سیدفخرالدین اشرفی زاده (استاد راهنما) محمدحسین عنایتی (استاد مشاور) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amirhossein Molladavoudi
امیرحسین ملا داوودی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Production and Characterization of CoTi-TiC Nanocomposite by Mechanical Alloying
Intermetallic compounds have been the focus of significant research and development efforts during the last 15 years. The promise of very strong tough structural materials at elevated temperatures has tantalized researchers for several decades. The technological attraction comes mainly from new aerospace needs for high temperature structural materials with properties that cannot be met by ceramics or by conventional superalloys. Intermetallic CoTi has received a great deal of attention as candidate materials for high-temperature applications because of its low density, high specific strength, good oxidation and corrosion resistance at elevated temperatures. Several techniques such as self propagating high temperature synthesis (SHS), reactive hot press and mechanical alloying (MA) have also been developed to produce a wide array of intermetallic matrix omposites. Among these methods, MA technique is well known for synthesis of compounds and nanocomposites using the mechanochemical reactions. MA is a technique to roduce powders with unique microstructures, such as nanoscale structures and morphous phases. Its attraction is that it has a near-net-shape product, which can greatly reduce the shaping process. Therefore, Mechanical alloying method was used in this research to study the formation and properties of CoTi nanocomposite reinforced by TiC particles. Ball milling process was performed in two stages; first, producing the nano-structured CoTi intermetallic and second formation of TiC reinforcement in CoTi matrix followed by in-situ production of CoTi-TiC nanocomposite. Mechanical alloying of pure cobalt, titanium and carbon powders with stoichiometric ratio and Ball-to-Powder Weight Ratio of 10:1 and 5:1 was carried out using a high energy ball mill with speed of 300 rpm in various time intervals. Heat treatment process was carried out in vacuum furnace at 900 °C for 30 and 60 min. Transition and scanning electron microscopes and X-ray diffraction technique were employed to examine the microstructural evolution. In addition, crystallite size and lattice distortion changes in the powder mixtures were investigated using the sigma plot software and Williamson-Hall method at different stages. The results showed that an increase in Ball-to-Powder Weight Ratio from 5:1 to 10:1 lead to a decrease in production time of CoTi from 20 to 8 hours, a decrease in grain size and a considerable increase in internal strain and hardness in the final specimens. The CoTi phase obtained had a particle size of about 10 µm, crystallite size of 14 nm and lattice distortion of 0.5%. The CoTi-TiC nanocomposite represented a particle size of about 15 µm, crystallite size of 15 nm and lattice distortion of 1.5%. In all specimens, increase in ball milling time was associated with an increase in hardness and lattice distortion and a decrease in crystallite size of powder mixtures. The hardness of CoTi was
یکی از روش‌های بهبود خواص کامپوزیت‌ها، استفاده از ترکیبات بین‌فلزی به عنوان فاز زمینه می‌باشد. در میان ترکیبات بین‌فلزی، CoTi با داشتن خواص مناسب از جمله استحکام نهایی، مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون خوب، پایداری فازی قابل توجه و انعطاف پذیری در دمای بالا و خاصیت حافظه‌داری، به عنوان فاز زمینه کاربرد دارند. در این تحقیق از فرایند آلیاژسازی مکانیکی، به منظور تولید کامپوزیت نانوساختار CoTi-TiC استفاده شد. فرایند تولید، شامل تولید ترکیب بین‌فلزی CoTi نانوساختار و تولید نانوکامپوزیت CoTi-TiC به صورت درجا بود. آلیاژسازی مکانیکی با استفاده از پودر خالص Co، Ti و C به نسبت استوکیومتری و نسبت گلوله به پودر5:1 و 10:1 توسط دستگاه آسیاب گلوله‌ای سیاره‌ای پرانرژی با سرعت rpm300، در بازه‌های 2 تا 10 ساعت انجام گرفت. عملیات حرارتی در کوره خلاء، در دمای°C900 و در زمان‌های 30 و 60 دقیقه انجام شد. به منظور بررسی‌های ریزساختاری، پیگیری روند تولید آلیاژ در طی آلیاژسازی مکانیکی و شناسایی محصولات، از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و عبوری(TEM) و پراش پرتو ایکس(XRD) استفاده شد. تغییرات اندازه دانه‌های کریستالی و کرنش شبکه در مخلوط‌های پودری تولیدی با کمک نرم افزار سیگماپلات و فرمول ویلیامسون- هال در مراحل مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که بهترین نسبت گلوله به پودر برای تولید ترکیب بین فلزی CoTi، نسبت 10:1 بود. این ترکیب پس از 12 ساعت آسیاب‌کاری و با اندازه دان?nm 14 و کرنش شبکه 5/0% بدست آمد.کامپوزیت نانوساختار CoTi-TiC، پس از 40 ساعت آسیاب‌کاری(با نسبت گلووله به پودر 10:1) بدست آمد که اندازه دان? CoTi در این کامپوزیت، nm15 و کرنش شبکه آن 4/1% و اندازه دان?TiC در این کامپوزیت، nm8 و کرنش شبکه آن 5/1% بدست آمد. در تمامی نمونه‌ها افزایش زمان آسیاب‌کاری با افزایش سختی، افزایش میزان کرنش شبکه و کاهش اندازه دان? مخلوط‌های پودری همراه بود. حضور TiC در کامپوزیت نانوساختار CoTi-TiC باعث شد تا سختی آن نسبت به ترکیب بین فلزی CoTi تقریباً 2 برابر شود. نتایج همچنین نشان داد که افزایش نسبت وزنی گلوله به پودر از 5:1 به 10:1 منجر به کاهش زمان تولید ترکیب CoTi از 20 ساعت به 8 ساعت وکاهش اندازه دانه از 31 به 14 نانومتر می‌شود. انجام عملیات حرارتی مخلوط پودری موجب تشکیل فازهای CoTi، TiC و تشکیل ترکیب بین‌فلزی Co 2 Ti شد. همچنین عملیات حرارتی موجب افزایش انداز? دانه در پودر نانوساختار CoTi از 14 به 80 نانومتر و کاهش میزان سختی آن ازHV470 به HV390 شد و سختی نانوکامپوزیت CoTi-TiC را از HV900 بهHV760 کاهش داد. کلمات کلیدی: TiCo، TiCo-TiC، ترکیب بین فلزی، نانو کامپوزیت، نانوساختار، آلیاژسازی مکانیکی، آسیاب‌کاری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی