Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Meratian isfahani,Ali Shafyei
محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما) علی شفیعی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Morteza Hadi
مرتضی هادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

The effect of lanthanum and erbium on microstructure, high temperature compression behavior, and oxidation properties of a beta titanium aluminide alloy
The effect of rare earth (RE) elements addition on the microstructure, high temperature mechanical properties, and oxidation resistance of a ?-stabilized TiAl alloy was investigated by scanning electron microscopy (SEM), high temperature compression and isothermal oxidation tests. SEM and EDS results showed that RE-added alloys contained dispersed particles. Most particles were rich in RE-elements and oxygen, thereby suggesting that solute oxygen atoms in the matrix of alloys were scavenged by RE-elements. With increasing RE-content, mean size of particles was increased; however, the number of particles reached to the maximum values at 0.2 % RE, corresponding to minimum interparticle spacing. Afterwards, as a result of particle coarsening, the number of particles was declined to the lower values. Fine and closely spaced particles in the microstructure of TNM+0.2La and TNM+0.2Er alloys led to retarding dynamic recrystallization and higher peak flow stresses at 900 and 1000 ? C. Also, the results showed that Er-containing alloys possessed a higher flow stress, particularly at 1000 ? C, since the particle size of Er-containing alloys was less than that of La-containing alloys. Oxidation resistance of alloys containing 0.1 % La and Er increased due to reducing diffusion rate in oxidation scale. However, the scale growth rate of TNM+0.2La and TNM+0.2Er were higher than that of TNM alloy.
آلیاژهای آلومیناید تیتانیم با توجه به نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت اکسیداسیون مطلوب و حفظ استحکام تا دمای بالا، قابلیت مناسبی برای کاربرد در دمای بالا یافته‌اند. با توسعة نسل سوم آلیاژهای آلومیناید تیتانیم و حل مشکل کارپذیری، در سالهای اخیر، تحقیقات در حوزة بهبود خواص آلیاژهای مذکور متمرکز شده است. در این تحقیق اثر اضافه شدن عناصر خاکی کمیاب (La) و اربیم (Er) بر استحکام دمای بالا و مقاومت اکسیداسیون آلیاژ TNM با ترکیب اسمی Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B (at%) بررسی شده است. در این راستا آلیاژسازی در کورة قوس الکتریکی خلا انجام شد و تغییرات بوجود آمده حاصل از افزودن 1/0، 2/0، 3/0 و 5/0 درصد اتمی از عناصر خاکی کمیاب بر ریزساختار به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی تابشی میدانی و میکروسکوپ الکترونی عبوری تعیین و تحلیل گردید و نهایتا استحکام فشاری و مقاومت اکسیداسیون در دماهای 900 و 1000 درجة سانتیگراد اندازه‌گیری شد. نتایج بدست‌آمده نشان داد با افزودن عنصر خاکی کمیاب، ذرات اکسیدی در ریزساختار پراکنده می‌شوند، که اندازة این ذرات با افزایش میزان عنصر اضافه شده، افزایش می‌یابد. با افزودن میزان بهینة 2/0 درصد اتمی عنصر لانتانیم، حضور ذرات اکسیدی باعث افزایش تنش سیلان به میزان 18% و 42 % به ترتیب در دماهای 900 و 1000 درجة سانتیگراد می شود. این افزایش تنش سیلان بر اساس نقش اندازه و فواصل بین ذرات بر مکانیزمهای استحکام‌دهی و تبلورمجدد دینامیک تحلیل شد. مقایسة ریزساختار آلیاژهای حاوی اربیم با آلیاژهای حاوی لانتانیم، نشان داد که توزیع ریزتری از ذرات اکسیدی در آلیاژهای حاوی اربیم بوجود می‌آید. از طرفی مشخص شد که در آلیاژهای حاوی اربیم نیز، 2/0 درصد اتمی میزان بهینه برای دستیابی به بیشترین تنش سیلان است. ضمناً نتایج بدست آمده نشان داد، آلیاژهای حاوی اربیم تنش سیلان بالاتری نسبت به آلیاژهای حاوی لانتانیم در میزان مشابه از عناصر خاکی کمیاب دارند. این پدیده با توجه به نقش اندازة ذرات بر مکانیزم‌های استحکام‌دهی تحلیل گردید. بررسی منحنی های اکسیداسیون همدمای بلند مدت (320 ساعت) در دماهای 900 و 1000 درجة سانتیگراد نشان داد که با اضافه شدن 1/0 درصد اتمی لانتانیم و اربیم، مقاومت اکسیداسیون آلیاژ TNM افزایش و با اضافه شدن 2/0 درصد اتمی از عناصر مذکور مقاومت اکسیداسیون کاهش می‌یابد. بهبود مقاومت اکسیداسیون با توجه به نتایج بدست آمده برای انرژی اکتیواسیون نفوذ در محدودة 40 تا 50 (kcal/mol)، بر اساس کاهش نفوذ کاتیونهای فلزی در لایة اکسیدی TiO 2 تفسیر شد. ضمن آنکه حضور بیش از 1/0 درصد اتمی از عنصر خاکی کمیاب به دلیل والانس کمتر این عناصر نسبت به تیتانیم باعث افزایش نفوذ اکسیژن و کاهش مقاومت اکسیداسیون می‌شود. کلمات کلیدی: آلومیناید تیتانیم، لانتانیم، اربیم، استحکام دمای بالا، مقاومت اکسیداسیون

ارتقاء امنیت وب با وف بومی