Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Mohammad Hossei Enayati
فتح اله کریم زاده (استاد مشاور) محمدحسین عنایتی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Esmat Dastanpour Hosseinabadi
عصمت داستانپورحسین آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
Amorphous alloys are promising materials for various applications because of their excellent properties, such as high strength and hardness, good corrosion resistance and superlative electrical and magnetic properties. Among various amorphous alloys, Cu-Zr-Al alloy system is one of the most important alloys because of suitable cost with high strength, high glass forming ability and low melting temperature. However, Cu-Zr-Al amorphous alloys show little room temperature plasticity and low toughness. To optimize room temperature fracture toughness, a microstructure consisting of crystalline phases dispersed in the metallic glass matrix was developed. The aim of this research was to synthesize Cu-Zr-Al/Al 2 O 3 nanocomposites using mechanical alloying (MA). Cu 60 Zr 40 powder mixture was first MA’d in order to synthesize Cu 60 Zr 40 amorphous alloy. Also, for the studying of milling energy on amorphization reaction, the Cu, Zr and Al powders mixture was MA’d in different mills, low-energy planetary mill, Spex mill and high-energy planetary mill. Evaluation of milled powders by X-ray diffractometry (XRD) shows that mechanical alloying in different machines did not lead to amorphization reaction even after long milling time. Thermodynamic investigation on the basis of extended Miedema’s model in ternary Cu-Zr-Al system illustrated that there is a thermodynamic driving force for formation of amorphous phase in this system, which is in contrast with experimental results. This discrepancy was attributed to the presence of high amount of impurities including oxygen and nitrogen in Zr powder that prevents amorphization reaction. Mechanical alloying of Cu 60 Zr 40 and Cu 50 Zr 43 Al 7 were repeated using higher purity Zr leading to the formation of amorphous structure with ZrO 2 phase after 40 h milling. In addition Cu 60 Zr 40 and Cu 50 Zr 43 Al 7 were prepared by induction melting and then milled for 10 h. The results showed that a fully amorphous Cu 60 Zr 40 and Cu 50 Zr 43 Al 7 alloys are obtained. Also, milling of Cu 60 Zr 40 prepared by induction melting with Cu, Al and CuO powders mixture led to formation of Cu 62 Zr 32 Al 4 /10%V Al 2 O 3 nanocomposite with Al 2 O 3 particles size of about 25nm. The hardness and elastic modulus of this nanocomposite were about 837 Vickers and 95GPa. Keywords Cu 50 Zr 43 Al 7 alloy, Amorphous materials, Mechanical alloying, Nanocomposite.
مواد آمورف با ویژگی هایی از جمله استحکام و سختی بالا، مقاومت به خوردگی عالی، خواص مغناطیسی و الکتریکی خوب کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارند. در این بین سیستم آلیاژی Cu-Zr-Al بدلیل خواصی مانند استحکام بالا، توانایی تشکیل شیشه بالا و ارزان بودن جزء یکی از سیستم های پرکاربرد آلیاژهای آمورف است. با این وجود این آلیاژها دارای پلاستیسیته و تافنس ضعیف در دمای اتاق هستند که جهت رفع این محدودیت، نانوکامپوزیت های حاوی نانوذرات پراکنده شده در زمینه آمورف توسعه یافته اند. هدف از انجام این پژوهش تولید نانوکامپوزیت زمینه آمورف Cu-Zr-Al حاوی تقویت کننده Al 2 O 3 بصورت درجا با استفاده از روش آلیاژسازی مکانیکی می باشد. در مرحله اول، مخلوط پودری مس و زیرکونیوم به منظور تولید آلیاژ آمورف Cu 60 Zr 40 تحت عملیات آلیاژسازی مکانیکی قرار گرفت. همچنین به منظور بررسی تاثیر انرژی آسیاب بر تشکیل ساختار آمورف Cu 50 Zr 43 Al 7 مخلوط پودرهای مس، زیرکونیوم و آلومینیوم تحت عملیات آسیابکاری مکانیکی در سه آسیاب گلوله ای کم انرژی، آسیاب اسپکس و آسیاب گلوله ای پرانرژی قرار گرفت. پودرهای حاصله با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس ((XRD مورد ارزیابی قرار گرفتند که نتایج حاکی از عدم تشکیل ساختار آمورف در این سیستم ها بود. با این وجود بررسی های آنالیز ترمودینامیکی با استفاده از مدل نیمه تجربی مدیما بر روی سیستم سه تایی Cu-Zr-Alنشان داد که نیروی محرکه ترمودینامیکی قوی برای تشکیل ساختار آمورف در آلیاژ Cu 50 Zr 43 Al 7 وجود دارد که با عدم تشکیل ساختار آمورف در تناقض است. بررسی های کمی زیرکونیوم با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM)) مجهز به طیف نگار تفکیک انرژی (EDS) حاکی از حضور ناخالصی های اکسیژن و نیتروژن در پودر زیرکونیوم داشت که می توانند با تغییر شرایط ترمودینامیکی و سینتیکی از تشکیل فاز آمورف جلوگیری کنند. در مرحله دوم مخلوط پودر مس، آلومینیوم و قطعات ورق زیرکونیوم (با خلوص بالاتر) به منظور تولید آلیاژهای آمورف Cu 60 Zr 40 و Cu 50 Zr 43 Al 7 تحت عملیات آلیاژسازی مکانیکی قرار گرفتند. بررسی الگوی پراش پرتو ایکس ((XRD پودرها نشان داد که در هر دو سیستم بعد از 40 ساعت آسیابکاری، ساختار آمورف همراه با اکسید زیرکونیوم بدست می آید. در مرحله بعد به منظور حذف تاثیر ناخالصی های مواد اولیه و اتمسفر آسیابکاری بر عدم تشکیل ساختار کاملاً آمورف، مخلوط زیرکونیوم، آلومینیوم و مس با ترکیب Cu 60 Zr 40 و Cu 50 Zr 43 Al 7 تحت عملیات ذوب القایی تحت اتمسفر گاز آرگون قرار گرفت. آسیابکاری محصول ذوب القایی به مدت 10 ساعت منجر به تشکیل آلیاژ آمورف Cu 60 Zr 40 با سختی 731 ویکرز و ضریب کشسانی MPa58 و آلیاژ Cu 50 Zr 43 Al 7 با سختی 802 ویکرز و ضریب کشسانی MPa83 شد. همچنین آسیابکاری محصول ذوب القایی Cu 60 Zr 40 همراه با پودرهای اکسید مس، مس و آلومینیوم به مدت 10 ساعت منجر به تشکیل نانوکامپوزیت Cu 62 Zr 32 Al 4 /10%Vol Al 2 O 3 با اندازه ذرات تقویت کننده Al 2 O 3 حدود 25 نانومتر گردید که باعث افزایش سختی به 837 ویکرز و ازدیاد ضریب کشسانی به GPa95 شد. کلمات کلیدی آلیاژ Cu 50 Zr 43 Al 7 ، مواد آمورف، آلیاژسازی مکانیکی، نانوکامپوزیت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی