Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Panepour,Mahmood Meratian isfahani
مسعود پنجه پور (استاد راهنما) محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdi Forujani
مهدی فورجانی 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
: از FeAl یکی از مهمترین گروه های جایگزین برای سوپرآلیاژها، می توان به آلومینایدهای آهن اشاره کرد، که در بین آنها ترکیب بین فلزی اهمیت ویژه ای در کاربردهای حساس و استراتژیک برخوردار است . از عمدهترین روشهای تولید این ترکیب، میتوان ب ه روش تولید در فاز جامد که به لحاظ سینتیکی دارای سرعت تشکیل پایینی می باشد، اشاره کرد . در این رابطه بکارگیری فرایند آلیاژسازی مکانیکی، قبل از اعمال فرایند عملیات حرارتی، توانسته است، سرعت تشکیل این ترکیب را بطور محسوسی افزایش دهد . لذا هدف اصلی از این تحقیق بررسی اثر بکارگیری دو عامل فعال سازی مکانیکی و فعال سازی حرارتی، بطور هم زمان، با استفاده از آسیای دمای بالا، روی تشکیل و مکانیزم تشکیل آن میباشد. ،FeAl ترکیب بینفلزی مخلوط شده و به همراه FeAl در این تحقیق پودرهای خالص آهن و آلومینیوم به نسبت استوکیومتری در دامنه تشکیل ترکیب بین فلزی گلولههای فولادی (به نسبت 20 به 1) درون محفظه آسیای طراحی شده، تحت اتمسفر گاز آرگون، قرار گرفتند . در مرحله اول پس از 800 (دمایی ب ین نقطه ذوب ?C تنظیم پارامترهای آسیا، نمونههای مخلوط پودری در زمانهای مختلف ( 3 تا 9 ساعت ) و در دمای 700 و بصورت فاز مذاب در کنار فاز واکنش دهنده (Al) آلومینیوم و آهن ) تحت فرایند آسیاکاری داغ قرار گرفتند . در این دما فاز واکنش گر ،XRD بصورت فاز جامد، در شرایط آسیاکاری قرار می گیرند. جهت بررسی اثرات دما و زمان از نمونه های آماده شده، آزمون های (Fe) به عمل آمد . در مرحله دوم بمنظور بررسی مکانیزم تشکیل ترکیب مذکور، نمونه های پودری تحت آزمون های تکمیلی EDAX و SEM 700 و تحت اتمسفر ?C 10 و تحت اتمسفر آرگون)، آزمایش هم دما (در دمای ?C/min با سرعت گرم کردن ) DTA نظیر آنالیز حرارتی آرگون) و سنتز احتراقی (روی مخلوط پودری فشرده شده بصورت استوانهای) قرارگرفتند. به نسبت مولی ) Fe-Al با اعمال 6 ساعت آسیاکاری روی مخلوط پودری FeAl نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد، ترکیب بین فلزی 800 بصورت یکنواخت(تکفاز) به دست میآید. همچنین بررسیهای انجام گرفته روی نحوه شکل گیری این ?C در دمای (Fe/Al= 1 ترکیب نشان داد که مکانیزم تشکیل آن شامل دو مرحله اصلی می باشد. مرحله اول مشتمل بر واکنش بین آلومینیوم مذاب و آهن جامد و و تشکیل ترکیب Fe2Al و مرحله دوم شامل فرایند نفوذ آهن و آلومینیوم در ترکیب 5 Fe2Al تشکیل ترکیب بینفلزی 5 پس FeAl می باشد. در پایان مشخص گردید که فرایند نفوذ، مهمترین عامل کنترل کننده سرعت تشکیل ترکیب بین فلزی FeAl بینفلزی از واکنش اولیه میباشد. کلمات کلیدی: آلومینایدهای آهن، ترکیب بینفلزی، واکنش جامد-مذاب، آسیاکاری داغ، واکنش سنتزی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی