Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Meratian isfahani,Masoud Panepour
محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Sadegh Berenjkoub
محمدصادق برنج کوب

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Fabrication of TiAl Intermetallic Compound by Mechanical-thermal Activation Process and Study on Its Formation Mechanism
One of the most important alternative groups of material for super alloys, are titanium aluminides. Some properties like high melting point, high resistance to oxidation, creep and corrosion, high strength from room temperature to high temperature, low density and high strength to weight ratio cause these intermetallics have a specific position for application in aerospace and power plant. There are two major methods for the production of these compounds. The first one is liquid synthesis methods that have some limitations like high temperature and energy as a result of high melting point of Ti. The second one is solid synthesis methods. The most usual solid method is mechanical alloying. However this method doesn't need high temperature but it has some limitations like low capacity of mills, long time of process and subsequent heat treatments. So the main purpose of this research is investigated for the method of production of TiAl that contains both thermal and mechanical activation simultaneously, by using high temperature ball milling. In this research, pure powders of Ti and Al are mixed by stoichiometric ratio in range of the formation of TiAl compound. This mixture was milled in 700, 800 and 900°C (between melting points of Al and Ti) for times of 6, 12 and 18 hours. In order to investigating the effect of temperature and time, XRD, SEM and EDS tests were conducted on reaction products. Then for investigating about the mechanism of this process, some tests like DTA and isothermal test were used. According to the results of this project, TiAl intermetallic was achieved by 18 hours milling of 50%at.Ti- 50%at.Al powder mixture at 900°C. Finally, the results are shown that the first producted compound is Al 3 Ti. After that other Ti-Al intermetallics will form by diffusion. Therefore, the most important parameter in forming of TiAl is diffusion coefficient. Key words Titanium Aluminides, Thermal Activation, Mechanical Activation, Hot milling
آلومینایدهای تیتانیم یکی از مهمترین گروه های جایگزین برای سوپر آلیاژها می باشند. خواصی چون نقطه ذوب بالا، مقاومت به اکسیداسیون، خزش، خوردگی، استحکام در دماهای پایین و حفظ آن تا دماهای بالا، چگالی نسبتا پایین و نسبت استحکام به وزن بالا در این ترکیبات، اهمیت ویژه ای در کاربردهایی حساس و راهبردی مانند هوافضا و نیروگاه ها داده است. عمده ترین روش های تولید این ترکیبات به دو دسته روش های حالت جامد و مذاب تقسیم می شوند. مهمترین مشکل روش های مذاب نیاز به صرف انرژی زیاد به دلیل نقطه ذوب بالای این ترکیبات است. در روش hy;های تولید حالت جامد، هرچند نیازی به دماهای بالا نیست لیکن از محدودیت هایی چون عدم امکان استفاده برای قطعات حجیم، زمان های طولانی فرایند و نیاز به عملیات حرارتی متعاقب برخوردار است . از این رو هدف اصلی این پژوهش تجمیع دو روش فوق در روشی متشکل از فعالسازی مکانیکی و فعالسازی حرارتی به طور همزمان برای تولید آلومینایدهای تیتانیوم به ویژه ترکیب TiAl با استفاده از آسیای کم انرژی در دمای بالا می باشد که منجر به تولید این ترکیبات بر اساس واکنش جامد-مذاب می شود. در این تحقیق پودرهای آلومینیم و تیتانیم خالص با نسبت استوکیومتری ترکیب TiAl مخلوط شده و در زمان های 6، 12 و 18 ساعت و دماهای 700، 800 و 900 درجه سانتی گراد آسیاکاری گرم شد. جهت بررسی اثر دما و زمان، محصولات واکنش ها توسط آزمون های XRD، SEM و EDS مورد بررسی قرار گرفت. سپس به منظور بررسی مکانیزم واکنش های تشکیل، مخلوط پودری اولیه تحت آزمون های غیر همدما (DTA) و همدما قرار گرفت. با توجه به نتایج این پژوهش، ترکیب بین فلزی TiAl توسط 18 ساعت آسیاکاری در دمای C°900 مخلوط پودری Ti-Al به دست آمد. نتایج نشان داد که این واکنش پس از ذوب آلومینیم، در اثر تشکیل ترکیب TiAl 3 شروع شده و سپس توسط فرایند نفوذ به ترکیباتی چون TiAl 2 و Ti 3 Al به وجود می آیند. با نفوذ بیشتر این ترکیبات به سوی ترکیب مورد نظر حرکت می کند تا نهایتا TiAl کل نمونه را در بر گیرد. در این فرایند مکانیزم غالب تا دمای 880 درجه سانتی گراد، نفوذ تیتانیوم بوده ولی پس از این دما نفوذ آلومینیم نقش بیشتری را ایفا می کند. مهمترین پارامتر در تشکیل ترکیب TiAl، ضریب نفوذ Al و Ti بوده که به شدت به مقدار فعالسازی حرارتی و مکانیکی وابسته است. کلمات کلیدی آلومینایدهای تیتانیم، فعالسازی مکانیکی، فعالسازی حرارتی، آسیاکاری گرم، واکنش جامد مذاب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی