Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Mohammad Hossei Enayati
فتح اله کريم زاده (استاد راهنما) محمدحسين عنايتي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Tavoosi
مجيد طاووسي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1386
The goal of this study is investigation of Al base amorphous- nanocrystalline materials in order to improve glass forming ability and thermal stability of these materials. To study the thermal behavior and kinetic of crystallization of produced samples, the X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA) and high resolution transition electron microscopy (HRTEM) methods, has been used. The theoretical calculations showed that the glass forming ability and thermal stability of Al-Fe alloying system is so high and Ni, Ti and Nb are the best choice for using as alloying elements in this system. The performed mechanical alloying in Al 80 Fe 20 , Al 80 Fe 10 Ni 10 , Al 80 Fe 10 Ti 10 and Al 80 Fe 10 Nb 10 showed that, only in Al 80 Fe 10 Ni 10 and Al 80 Fe 10 Ti 10 alloys amorphous phase can be formed. The produced amorphous phases in these two alloys exhibits one-stage crystallization (at temperature up that 850 o C) on heating and the activation energy for crystallization is about 300 kJ/mol, which is more than other Al- base amorphous alloys. Moreover, the effect of simultaneous presence of Ti and Ni on glass forming ability and thermal stability of amorphous phase in Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 alloy was also investigated. The results showed that the thermal stability of amorphous phase in Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 alloy is more than Al 80 Fe 10 Ni 10 and Al 80 Fe 10 Ti 10 alloys. The crystallization temperature for Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 alloy is about 950 o C which is so higher than other Al-base amorphous alloys (250-400 o C). Keywords: Al-based amorphous alloys; nano- quasicrystalline materials; crystallization kinetic; non-isothermal method.
چکيده هدف از انجام اين پژوهش توسعه آلياژهاي آمورف زمينه آلومينيوم به منظور دستيابي به آلياژهايي با پايداري حرارتي مناسب جهت استفاده در مرحله توليد قطعه مي‌باشد. در راستاي دستيابي به اين هدف، در ابتدا با استفاده از مدل‌هاي ترموديناميکي و اطلاعات موجود در مراجع، سيستم آلياژي آلومينيوم- آهن به عنوان مناسب‌ترين سيستم با بالاترين توانايي تشکيل و پايداري حرارتي مناسب انتخاب شد. علاوه بر اين، بنابر مطالعات انجام گرفته، مشخص شد که عناصري همچون تيتانيم، نيکل و نيوبيم مي‌توانند گزينه‌هاي مناسبي به منظور استفاده در بهينه‌سازي آلياژ باشند. در اين پژوهش به منظور توليد فاز آمورف از تجهيزات آسياب‌کاري و در برخي موارد تجهيزات ذوب‌ريسي و در جهت بررسي توانايي تشکيل، پايداري حرارتي، سينتيک و مکانيزم تبلور فاز آمورف در سيستم‌هاي آلياژي مختلف، از تجهيزات پراش پرتو ايکس، تجهيزات آناليز حرارتي، ميکروسکوپ الکتروني عبوري با قدرت تفکيک بالا بهره گرفته شد. علاوه بر اين به منظور فشرده‌سازي ذرات پودر آمورف از فرايندهاي پرس گرم و سينترينگ پلاسمايي- جرقه‌اي استفاده شد. مطالعات انجام گرفته حاکي از آن است که با انجام فرايند آسياب‌کاري در مورد آلياژهاي Al 80 Fe 20 ، Al 80 Fe 10 Ti 10 ، Al 80 Fe 10 Ni 10 و Al 80 Fe 10 Nb 10 ، تنها در سيستم‌هاي آلياژي شامل تيتانيم و نيکل امکان توليد فاز آمورف وجود دارد و توليد فاز آمورف در آلياژهاي Al 80 Fe 20 و Al 80 Fe 10 Nb 10 به دليل تشکيل ترکيبات بين‌فلزي شبه‌پايدار در حين فرايند، امکان‌پذير نيست. بعلاوه مشخص شد که روند تغييرات فازي در راستاي دستيابي به فاز آمورف در سيستم‌هاي آلياژي شامل نيکل و تيتانيم متفاوت است. در اين رابطه مکانيزم و سينتيک تبلور فاز آمورف در اين دو آلياژ بررسي شد. نتايج حاصل نشان داد که دما و انرژي اکتيواسيون تبلور در مورد آلياژهاي انتخابي به ترتيب به حدود 900 درجه سانتي‌گراد و 300 کيلوژول بر مول مي‌رسد که بسيار بالاتر از مقادير مربوط به ديگر آلياژهاي آمورف زمينه آلومينيوم بوده و نشان از پايداري حرارتي فوق‌العاده اين آلياژها دارد. در ادامه مسير بهينه‌سازي آلياژ تأثير حضور همزمان نيکل و تيتانيم در تشکيل و پايداري حرارتي فاز آمورف در آلياژ Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 مورد مطالعه قرار گرفت. در اين مورد نيز نتايج نشان داد که مشابه آلياژهاي سه جزئي حاوي نيکل و تيتانيم، در آلياژ چهارجزئي Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 نيز امکان تشکيل فاز آمورف با استفاده از فرايند آسياب‌کاري وجود دارد. با وجودي که حضور همزمان تيتانيم و نيکل در آلياژ، تأثيري در محصول نهايي حاصل از فرايند آسياب‌کاري نداشته است، روند دستيابي به فاز آمورف طي فرايند و همچنين پايداري حرارتي فاز آمورف در حضور اين دو عنصر به شدت تحت تأثير قرار گرفته است. در اين مورد دما و انرژي اکتيواسيون تبلور به ترتيب برابر 950 درجه سانتي‌گراد و 540 کيلوژول بر مول بدست آمد که بسيار بالاتر از مقادير مربوط به آلياژهاي سه جزئي است. بعلاوه مشخص شد با انجام فرايند سينترينگ پلاسمايي- جرقه‌اي در مدت زمان 10 دقيقه در دماي 550 درجه سانتي‌گراد و فشار600 مگاپاسکال در آلياژ Al 80 Fe 10 Ti 5 Ni 5 ، امکان حصول نمونه بالکي با فشردگي کامل وجود دارد. در اين مورد ساختار حاصل شامل رسوباتي از ترکيب بين‌فلزي AlTi در زمينه فاز آمورف مي‌باشد. کلمات کليدي : مواد آمورف- نانوکريستال، آلياژهاي غني از آلومينيوم، سينتيک تبلور، فشرده‌سازي گرم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی