Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Panepour,Mahmood Meratian isfahani
مسعود پنجه پور (استاد راهنما) محمود مراتيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdi Forujani
مهدي فورجاني زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Synthesis of FeAl Intermetallic Compound by the Solid-Liquid Reaction Method
Ferrous aluminides are one of the most important substitution materials for super alloys. In this case, FeAl intermetallic compound has very specific applications in strategic situations. Solid synthesis method is usually used for the production of this compound, which has low formation kinetic rate. However, using mechanical ball milling process before heat treatment process is caused the formation rate to be increased dramatically. So, the main purpose of this work is investigating the effect of applying mechanical and thermal activating factors, on the formation of FeAl compound, by using high temperature ball milling. In this investigation, pure Fe and Al powders were mixed by the stoichiometric ratio in the range of the formation of FeAl compound. This mixture was ball milled with the ball to powder ratio of 20/1 in Argon atmosphere. At first, after optimizing the milling parameters, the powder mixtures were hot milled at 700 and 800 °C (in the range of Fe and Al melting point) for times ranging from 3 to 9 hr. In this temperature, the reactant phase (Al) is in molten phase and Fe phase in the solid state. In order to investigating the effect of temperature and time, EDX, SEM, and XRD tests were conducted on the powder mixtures. At second stage, the powder mixture was finally tested by DTA test (heating rate of 10 °C/min, Argon atmosphere), isothermal test (at 700 °C, Argon atmosphere), and SHS (on the cylindrical compacted powder specimens), in order to study the formation mechanism of the compound. Results showed that the homogenous (single phase) FeAl intermetallic compound is achieved by 6 h milling of Fe-Al powder mixture (molar ratio of Fe/Al =1) at 800 °C. Moreover, results showed that the formation mechanism of this compound involves two main stages. The first stage includes the reaction of liquid Al and solid Fe, and the formation of Fe2Al5 intermetallic compound. Second stage includes the diffusion of Fe and Al to the Fe2Al5 compound and the formation of FeAl intermetallic compound. Finally, it's concluded that the diffusion process is the most important controlling factor in the rate of formation of FeAl compound after primitive reaction. Key Words Iron Aluminides, Intermetallic, Solid-Liquid Reaction, Hot milling, Synthesis Isfahan
چکيده: از FeAl يکي از مهمترين گروه هاي جايگزين براي سوپرآلياژها، مي توان به آلومينايدهاي آهن اشاره کرد، که در بين آنها ترکيب بين فلزي اهميت ويژه اي در کاربردهاي حساس و استراتژيک برخوردار است . از عمدهترين روشهاي توليد اين ترکيب، ميتوان ب ه روش توليد در فاز جامد که به لحاظ سينتيکي داراي سرعت تشکيل پاييني مي باشد، اشاره کرد . در اين رابطه بکارگيري فرايند آلياژسازي مکانيکي، قبل از اعمال فرايند عمليات حرارتي، توانسته است، سرعت تشکيل اين ترکيب را بطور محسوسي افزايش دهد . لذا هدف اصلي از اين تحقيق بررسي اثر بکارگيري دو عامل فعال سازي مکانيکي و فعال سازي حرارتي، بطور هم زمان، با استفاده از آسياي دماي بالا، روي تشکيل و مکانيزم تشکيل آن ميباشد. ،FeAl ترکيب بينفلزي مخلوط شده و به همراه FeAl در اين تحقيق پودرهاي خالص آهن و آلومينيوم به نسبت استوکيومتري در دامنه تشکيل ترکيب بين فلزي گلولههاي فولادي (به نسبت 20 به 1) درون محفظه آسياي طراحي شده، تحت اتمسفر گاز آرگون، قرار گرفتند . در مرحله اول پس از 800 (دمايي ب ين نقطه ذوب ?C تنظيم پارامترهاي آسيا، نمونههاي مخلوط پودري در زمانهاي مختلف ( 3 تا 9 ساعت ) و در دماي 700 و بصورت فاز مذاب در کنار فاز واکنش دهنده (Al) آلومينيوم و آهن ) تحت فرايند آسياکاري داغ قرار گرفتند . در اين دما فاز واکنش گر ،XRD بصورت فاز جامد، در شرايط آسياکاري قرار مي گيرند. جهت بررسي اثرات دما و زمان از نمونه هاي آماده شده، آزمون هاي (Fe) به عمل آمد . در مرحله دوم بمنظور بررسي مکانيزم تشکيل ترکيب مذکور، نمونه هاي پودري تحت آزمون هاي تکميلي EDAX و SEM 700 و تحت اتمسفر ?C 10 و تحت اتمسفر آرگون)، آزمايش هم دما (در دماي ?C/min با سرعت گرم کردن ) DTA نظير آناليز حرارتي آرگون) و سنتز احتراقي (روي مخلوط پودري فشرده شده بصورت استوانهاي) قرارگرفتند. به نسبت مولي ) Fe-Al با اعمال 6 ساعت آسياکاري روي مخلوط پودري FeAl نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد، ترکيب بين فلزي 800 بصورت يکنواخت(تکفاز) به دست ميآيد. همچنين بررسيهاي انجام گرفته روي نحوه شکل گيري اين ?C در دماي (Fe/Al= 1 ترکيب نشان داد که مکانيزم تشکيل آن شامل دو مرحله اصلي مي باشد. مرحله اول مشتمل بر واکنش بين آلومينيوم مذاب و آهن جامد و و تشکيل ترکيب Fe2Al و مرحله دوم شامل فرايند نفوذ آهن و آلومينيوم در ترکيب 5 Fe2Al تشکيل ترکيب بينفلزي 5 پس FeAl مي باشد. در پايان مشخص گرديد که فرايند نفوذ، مهمترين عامل کنترل کننده سرعت تشکيل ترکيب بين فلزي FeAl بينفلزي از واکنش اوليه ميباشد. کلمات کليدي: آلومينايدهاي آهن، ترکيب بينفلزي، واکنش جامد-مذاب، آسياکاري داغ، واکنش سنتزي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی