Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Panepour,Mahmood Meratian isfahani
مسعود پنجه پور (استاد راهنما) محمود مراتيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Jafari
علي جعفري

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

study on the formation mechanism of TiAl intermetallic compound by the coupling of combustion synthesis and mechanical-thermal activation processes
Titanium aluminides are one of the most widely used intermetallic compounds that have been used extensively in automotive and aerospace industries due to its low density and corrosion resistance at high temperatures. The main method for producing these compounds is divided into two types of solid state and molten state. The most important problem of these methods is the fuzzy separation and the slowness of penetration, and therefore the lack of a homogeneous and single-phase structure. Therefore, the main purpose of this study is to combine the two methods in a method of simultaneous mechanical and thermal activation for the production of titanium aluminides, especially TiAl, the mechanism of its formation, and also a method for accelerating the penetration process in these compounds. For this purpose, three separate methods of hot pelletization, spark plug plasma processing () and combustion synthesis (SHS) and were used. In this study, aluminum and pure titanium powders were mixed with a stoichiometric ratio of TiAl, and heated to 800 ° C for 12 and 18 hours. In the second method, the two-step process was performed so that in the first step, the sample was placed at 780 ° C and pressurized MPa 5 for 10 minutes, then in the second step, the pressure was increased to 40 MPa and the sample at 900, 1000 and 1050 ° C was held for 10 to 30 minutes. In the third method, after performing the SHS process, the sample was powdered and placed at a pressure of 40 MPa at 1000, 1100, and 1150 ° C for 10 minutes under a process. XRD and SEM tests were used to investigate the fuzzy and microstructure of products. EDS analysis was also performed to determine the chemical composition of different sites in the microstructure of the sample. The results of the investigations on the products produced in all three methods showed that, as a result of the reaction between solid and melt aluminum titanium, the TiAl3 phase was formed as the first reaction product. Then, due to the penetration of Al from TiAl3 to Ti, the Ti3Al composition was formed in the Ti / TiAl3 common interface. In the process, the TiAl2 phase was formed in the TiAl3 / Ti3Al interface, and the TiAl compound was finally synthesized in the TiAl2 / Ti3Al interface. In fact, the influence of aluminum atoms, from Al-rich regions to poorer regions, is the most important mechanism for controlling the formation of the TiAl interphalonic composition.
چکيده آلومينايدهاي تيتانيوم يکي از انواع پرکاربرد ترکيبات بين‌فلزي هستند که به‌دليل خواصي نظير چگالي کم و مقاومت به خوردگي مناسب در دماهاي بالا همواره کاربرد هاي فراواني در صنايع خودروسازي و هوافضا داشته اند. عمده‌ترين روش توليد اين ترکيبات به دو دسته روش‌هاي حالت جامد و حالت مذاب تقسيم مي‌شوند. مهم‌ترين مشکل اين روش‌ها، جدايش فازي و کندي نفوذ و لذا عدم حصول ساختاري همگن و تک‌فاز است. از اين‌رو هدف اصلي اين پژوهش تجميع دو روش فوق در روشي متشکل از فعالسازي‌هاي مکانيکي و حرارتي به‌طور همزمان براي توليد آلومينايدهاي تيتانيوم به‌ويژه ترکيب TiAl، بررسي مکانيزم تشکيل آن و همچنين بررسي روشي جهت تسريع فرايند نفوذ در اين ترکيبات مي‌باشد. به‌همين منظور از سه روش مجزاي آسياکاري گرم، تف‌جوشي پلاسمايي جرقه‌اي () و کوپل فرايندهاي سنتز احتراقي (SHS) و استفاده شد. در اين پژوهش پودرهاي آلومينيوم و تيتانيوم خالص با نسبت استوکيومتري ترکيب TiAl با هم مخلوط و در دماي 800 درجه سانتي‌گراد به‌مدت 12 و 18 ساعت تحت آسياکاري گرم قرار گرفت. در روش دوم ، فرايند دومرحله‌اي انجام شد به‌طوري‌که در مرحله اول، نمونه در دماي 780 درجه سانتي‌گراد و فشار MPa 5 به‌مدت 10 دقيقه قرار داده شد و سپس در مرحله دوم، فشار به MPa40 افزايش يافت و نمونه در دماهاي 900، 1000 و 1050 درجه سانتي‌گراد براي زمان‌هاي 10 تا 30 دقيقه نگه داشته شد. در روش سوم، پس از انجام فرايند SHS، نمونه به‌شکل پودر درآمد و در فشار MPa 40 در دماهاي 1000، 1100 و 1150 درجه سانتي‌گراد به‌مدت 10 دقيقه تحت فرايند قرار گرفت. به‌منظور بررسي‌هاي فازي و ريزساختاري محصولات ايجادشده از آزمون‌هاي XRD و SEM استفاده شد. همچنين براي مشخص‌شدن ترکيب شيميايي نقاط مختلف در ريزساختار نمونه، آناليز EDS انجام گرفت. نتايج حاصل از بررسي‌هاي صورت‌گرفته روي محصولات ايجادشده در هر سه روش نشان داد که در اثر واکنش بين تيتانيوم جامد و مذاب آلومينيوم فاز TiAl 3 به‌عنوان نخستين محصول واکنش تشکيل شد. سپس در اثر نفوذ Al از TiAl 3 به‌درون Ti، ترکيب Ti 3 Al در فصل مشترک Ti/TiAl 3 شکل گرفت. در ادامه فرايند فاز TiAl 2 در فصل مشترک TiAl 3 /Ti 3 Al تشکيل شد و در نهايت ترکيب TiAl نيز در فصل مشترک TiAl 2 /Ti 3 Al به‌وجود آمد. در واقع نفوذ اتم‌هاي آلومينيوم، از مناطق غني از Al به مناطق فقيرتر، مهم‌ترين مکانيزم کنترل‌کننده سرعت تشکيل ترکيب بين‌فلزي TiAl مي‌باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی