Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hossei Enayati,Fatallah Karimzadeh
محمدحسین عنایتی (استاد راهنما) فتح اله کریم زاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Amir Hossein Taherian Esfahani
امیرحسین طاهریان اصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

The effect of addition of Nb on synthesis and Properties of nanocrystalline titanium aluminide
One of the most important intermetallic compounds are titanium aluminides that given the importance and unique features such as low density, high strength, high melting point, and excellent corrosion and oxidation resistance and creep resistance at elevated temperatures Extensive research on the properties and overcome their weaknesses, to be used in various industries such as the aerospace industry has been studied. One of the most important weaknesses for this material is low toughness and ductility at room temperature that various solutions have been proposed such as The nanometer-scale materials produced by different manufacturing processes such as mechanical alloying, Microstructure control by selection of amount of aluminum and formation of two-phase microstructure (? 2 + ?) and Adding alloying elements in different amounts depending on the nature and properties. In this study, Ti-48at.% Al by mechanical alloying process at different times milling (30 and 70 hours) was produced. The results of X-ray diffraction (XRD) at this stage, shows the pure elements. In order to complete the formation of intermetallic compounds, heat treatment under vacuum and at 1000 ° C for 3 hours was performed. The test results (XRD) showed formation of intermetallic compounds such as TiAl, Ti 2 Al and Ti 3 Al and There is no any pure element. In another test, niobium (Nb) to increase strength and improve oxidation resistance at 3at.%., was added to the mix. X-ray diffraction test results after mechanical alloying at different times (30 and 70 hours) and after heat treatment, showes formation of Al 3 Nb on the side of titanium aluminide intermetallic compounds such as TiAl, Ti 2 Al and Ti 3 Al. According to grain size calculations by Williamson-Hall after mechanical alloying, and growth rate during the heat treatment, sample that 30 hours was mechanical alloyed with a grain size of about 47 nm in the alloy Ti-48at.% Al and about 41 nm in the Ti-48at.% Al-3at.% Nb was used to provide a bulk sample at 1000 ° C for 30 minutes. Scanning electron microscope (SEM) images of the surface, shows about 3% porosity. The test results (XRD) of surface, showed the formation of intermetallic compounds similar to heat treated samples. The oxidation test results at 1000 ° C for 70 hours, show better oxidation resistance in samples containing niobium so that the parabolic rate constant (K P ) calculated for Ti-48at.%Al 1.6329 and for Ti-48at.%Al-3at.%Nb 0.4223 respectively.
از جمله مهم ترین ترکیبات بین فلزی، آلومینایدهای تیتانیوم می باشند که با توجه به اهمیت و ویژگی های منحصر به فرد آنها نظیر چگالی کم، استحکام نسبتا بالا، نقطه ذوب بالا، مقاومت به اکسایش و خوردگی عالی و همچنین مقاومت به خزش کافی در دمای بالا، تحقیقات گسترده ای در خصوص بهبود خواص و برطرف کردن نقاط ضعف آنها، به منظور استفاده در صنایع مختلف همچون صنعت هوافضا صورت گرفته است. یکی از مهم ترین نقاط ضعفی که برای این مواد در منابع مختلف ذکر شده، چقرمگی و انعطاف پذیری پایین در دمای اتاق می باشد که راهکارهای مختلف از جمله ریز نمودن ریزساختار تا ابعاد نانومتری توسط فرآیندهای مختلف تولید نظیر آلیاژسازی مکانیکی، کنترل ریزساختار توسط انتخاب دقیق درصد آلومینیوم و تشکیل ریزساختار دوفازی (? 2 + ?) و همچنین اضافه کردن عناصر آلیاژی در مقادیر مختلف با توجه به ماهیت آنها و خواصی که مد نظر می باشد، مطرح شده است. در پژوهش حاضر ابتدا سیستم آلیاژی Ti-48at.%Al توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی در زمان های مختلف آسیاب کاری (30 و 70 ساعت) تولید شد. نتایج آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD) در این مرحله، تشکیل نشدن کامل فازهای بین فلزی و وجود عناصر خالص را نشان می دهد. به منظور تشکیل کامل ترکیبات بین فلزی، عملیات حرارتی در شرایط خلاء و در دمای 1000 درجه سانتی گراد به مدت 3 ساعت انجام شد. نتایج آزمون نشان داد در اثر عملیات حرارتی ترکیبات بین فلزی TiAl، Ti 2 Al و Ti 3 Al تشکیل می شود. در آزمایش دیگر، عنصر نیوبیوم (Nb) به منظور افزایش استحکام و بهبود مقاومت به اکسیداسیون به میزان 3 درصد اتمی، به ترکیب Ti-48at.%Al اضافه شد. نتایج آزمون پراش پرتوی ایکس پس از آلیاژسازی مکانیکی در زمان های مختلف آسیاب کاری (30 و 70 ساعت) و همچنین عملیات حرارتی، تشکیل ترکیب بین فلزی Al 3 Nb را در کنار ترکیباتی نظیر TiAl، Ti 2 Al و Ti 3 Al نشان می دهد. با توجه به محاسبات اندازه دانه به روش ویلیامسون-هال پس از آلیاژسازی مکانیکی و همچنین میزان رشد آنها حین انجام عملیات حرارتی، نمونه ی 30 ساعت آلیاژ سازی مکانیکی شده، با اندازه دانه در حدود 47 نانومتر در سیستم آلیاژی Ti-48at.%Al و در حدود 41 نانومتر در Ti-48at.%Al-3at.%Nb، جهت تهیه نمونه حجمی (Bulk) به روش تف جوشی پلاسمایی جرقه ای () در دمای 1000 درجه سانتی گراد به مدت 30 دقیقه مورد استفاده قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از سطح قطعات، میزان تخلخلی در حدود 3% را نشان می دهد. همچنین نتایج آزمون (XRD) از سطع قطعات، تشکیل ترکیبات بین فلزی مشابه با حالت عملیات حرارتی را نشان داد. آزمون اکسایش در دمای 1000 درجه سانتی گراد به مدت 70 ساعت، شرایط بهتر مقاومت در برابر اکسایش را در نمونه ی حاوی نیوبیوم نشان می دهد به طوریکه ثابت نرخ پارابولیک ((K P برای این نمونه 4223/0 و برای نمونه Ti-Al، 6329/1 اندازه گیری شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی