Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Masoud Panepour,Gholamreza Aryanpour
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما) غلامرضا آریانپور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Nima Tajik
نیما تاجیک

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Study on the Mechanism of Ni3Al Formation during Combustion Synthesis Process
Ni 3 Al intermetallic compound was extensively investigated due to special properties that show in high temperature. Combustion synthesis is one of the new methods for producing the intermetallic. High rate of reaction, high-purity of products and low energy consumption are main characteristics of the combustion synthesis process. Because of the high rate of combustion synthesis reaction, understanding kinetics and mechanism of the reaction for process controlling and producing of product with required properties are very important. Therefore in this study, the mechanism of Ni 3 Al formation from powder mixture of nickel and aluminum with stoichiometric ratio (Ni/Al=3) was investigated in SHS process. Path and mechanism of Ni 3 Al reaction were proposed the effective parameters on the process were investigated by using microscopic and phase analysis studies. After the sample ignition by oxyacetylene flame and combustion wave propagation the sample quenched in liquid nitrogen to stop the reaction. Evolution of reactant conversion to product was studied as microstructural in sample quenched by scanning electron microscopic (SEM) equipped to energy dispersive spectroscopy (EDS). Also layer by layer phase analysis done by X-ray diffraction (XRD). For evaluation of proposed mechanism accuracy, supplementary examination of thermal analysis (STA) was preformed on powder mixture with different condition. It was observed that reaction of the formation of Ni 3 Al compound during combustion synthesis was preformed in two mode solid-liquid and solid-solid based on dissolution and precipitation mechanism. The path of solid-liquid reaction includes dissolution of nickel in liquid aluminum and precipitation of Ni 3 Al from supersaturated Al(Ni) liquid and also formation of NiAl compound. On the other hand in solid-solid reaction, path of reaction includes the formation of Ni(Al) solid solution and then formation of Ni 3 Al from supersaturated solid solution. With increasing interface of powder particle with each other combustion synthesis reaction was preformed in solid-solid mode, whereas after 40 hour milling of powder mixture, starting reaction temperature decreased from 620?C in solid-liquid mode to 327?C and reaction doing in solid-solid mode. In both paths of reactions, diffusion control processes are more important in synthesis of the formation reaction Ni 3 Al compound. Keywords: Ni 3 Al, Combustion synthesis, Reaction mechanism, Milling
ترکیب بین فلزی Ni 3 Al به دلیل خواص ویژه ای که در دماهای بالا از خود نشان می دهد، به طور وسیعی مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از روش های جدید برای تولید این ترکیب، فرایند سنتز احتراقی می باشد. سرعت بالای انجام واکنش، مصرف انرژی پایین و تولید محصول با خلوص بالا از مشخصه های اصلی این روش است. به علت سرعت بالای واکنش سنتز احتراقی، درک مکانیزم و سینتیک واکنش برای کنترل فرایند و تولید محصول با خواص مورد نظر بسیار حائز اهمیت می باشد. از این رو در این تحقیق سنتز احتراقی ترکیب بین فلزی Ni 3 Al از مخلوط پودری نیکل و آلومینیم با نسبت استوکیومتری Ni-Al3 در حالت احتراق خود پیش رونده مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور با استفاده از مطالعات میکروسکوپی و آنالیز فازی و همچنین بررسی اثر پارامترهای مؤثر بر فرایند، مسیر و مکانیزم مشخصی برای واکنش تشکیل ترکیب Ni 3 Al طی فرایند سنتز احتراقی ارائه شد. پس از اشتعال نمونه با استفاده از شعله اکسی استیلن و پیشرفت جبهه احتراق در طول آن، جهت توقف واکنش، نمونه در نیتروژن مایع کوئنچ شد. سیر تکاملی تبدیل مواد اولیه به محصولات در نمونه کوئنچ شده از نظر ریز ساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی (SEM) و آنالیز عنصری (EDS) انجام شد. همچنین آنالیز فازی لایه به لایه نمونه کوئنچ شده با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) انجام گرفت. جهت بررسی صحت مکانیزم پیشنهادی آزمون های تکمیلی آنالیز حرارتی (STA) بر روی مخلوط های پودری در شرایط مختلف انجام شد. مشاهده شد واکنش تشکیل ترکیب Ni 3 Al طی فرایند سنتز احتراقی به دو صورت جامد-مذاب و جامد-جامد بر اساس مکانیزم انحلال و رسوب انجام می شود. در واکنش جامد-مذاب مسیر انجام واکنش شامل انحلال نیکل در مذاب آلومینیم و رسوب Ni 3 Al از محلول فوق اشباع مذاب Al(Ni) و تشکیل ترکیب NiAl می باشد. در حالی که در واکنش جامد-جامد مسیر انجام واکنش شامل تشکیل محلول جامد Ni(Al) و سپس تشکیل ترکیب Ni 3 Al از محلول فوق اشباع جامد می باشد. با افزایش فصل مشترک ذرات پودری با یکدیگر واکنش سنتز احتراقی Ni 3 Al در حالت جامد-جامد انجام می گردد، به طوری که پس از 40 ساعت آسیاکاری مخلوط پودری، دمای شروع واکنش ازC?620 در حالت جامد-مذاب بهC? 327 کاهش یافته و واکنش در حالت جامد-جامد انجام می شود. در هر دو مسیر انجام واکنش، نفوذ مهم ترین عامل کنترل کننده سینتیک واکنش تشکیل ترکیب Ni 3 Al می باشد. کلمات کلیدی : Ni 3 Al، سنتز احتراقی، مکانیزم واکنش، آسیاکاری مکانیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی