Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Meratian isfahani,Ali Shafyei
محمود مراتيان اصفهاني (استاد راهنما) علي شفيعي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Morteza Hadi
مرتضي هادي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

The effect of lanthanum and erbium on microstructure, high temperature compression behavior, and oxidation properties of a beta titanium aluminide alloy
The effect of rare earth (RE) elements addition on the microstructure, high temperature mechanical properties, and oxidation resistance of a ?-stabilized TiAl alloy was investigated by scanning electron microscopy (SEM), high temperature compression and isothermal oxidation tests. SEM and EDS results showed that RE-added alloys contained dispersed particles. Most particles were rich in RE-elements and oxygen, thereby suggesting that solute oxygen atoms in the matrix of alloys were scavenged by RE-elements. With increasing RE-content, mean size of particles was increased; however, the number of particles reached to the maximum values at 0.2 % RE, corresponding to minimum interparticle spacing. Afterwards, as a result of particle coarsening, the number of particles was declined to the lower values. Fine and closely spaced particles in the microstructure of TNM+0.2La and TNM+0.2Er alloys led to retarding dynamic recrystallization and higher peak flow stresses at 900 and 1000 ? C. Also, the results showed that Er-containing alloys possessed a higher flow stress, particularly at 1000 ? C, since the particle size of Er-containing alloys was less than that of La-containing alloys. Oxidation resistance of alloys containing 0.1 % La and Er increased due to reducing diffusion rate in oxidation scale. However, the scale growth rate of TNM+0.2La and TNM+0.2Er were higher than that of TNM alloy.
چکيده آلياژهاي آلومينايد تيتانيم با توجه به نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت اکسيداسيون مطلوب و حفظ استحکام تا دماي بالا، قابليت مناسبي براي کاربرد در دماي بالا يافته‌اند. با توسعة نسل سوم آلياژهاي آلومينايد تيتانيم و حل مشکل کارپذيري، در سالهاي اخير، تحقيقات در حوزة بهبود خواص آلياژهاي مذکور متمرکز شده است. در اين تحقيق اثر اضافه شدن عناصر خاکي کمياب (La) و اربيم (Er) بر استحکام دماي بالا و مقاومت اکسيداسيون آلياژ TNM با ترکيب اسمي Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B (at%) بررسي شده است. در اين راستا آلياژسازي در کورة قوس الکتريکي خلا انجام شد و تغييرات بوجود آمده حاصل از افزودن 1/0، 2/0، 3/0 و 5/0 درصد اتمي از عناصر خاکي کمياب بر ريزساختار به کمک ميکروسکوپ الکتروني روبشي تابشي ميداني و ميکروسکوپ الکتروني عبوري تعيين و تحليل گرديد و نهايتا استحکام فشاري و مقاومت اکسيداسيون در دماهاي 900 و 1000 درجة سانتيگراد اندازه‌گيري شد. نتايج بدست‌آمده نشان داد با افزودن عنصر خاکي کمياب، ذرات اکسيدي در ريزساختار پراکنده مي‌شوند، که اندازة اين ذرات با افزايش ميزان عنصر اضافه شده، افزايش مي‌يابد. با افزودن ميزان بهينة 2/0 درصد اتمي عنصر لانتانيم، حضور ذرات اکسيدي باعث افزايش تنش سيلان به ميزان 18% و 42 % به ترتيب در دماهاي 900 و 1000 درجة سانتيگراد مي شود. اين افزايش تنش سيلان بر اساس نقش اندازه و فواصل بين ذرات بر مکانيزمهاي استحکام‌دهي و تبلورمجدد ديناميک تحليل شد. مقايسة ريزساختار آلياژهاي حاوي اربيم با آلياژهاي حاوي لانتانيم، نشان داد که توزيع ريزتري از ذرات اکسيدي در آلياژهاي حاوي اربيم بوجود مي‌آيد. از طرفي مشخص شد که در آلياژهاي حاوي اربيم نيز، 2/0 درصد اتمي ميزان بهينه براي دستيابي به بيشترين تنش سيلان است. ضمناً نتايج بدست آمده نشان داد، آلياژهاي حاوي اربيم تنش سيلان بالاتري نسبت به آلياژهاي حاوي لانتانيم در ميزان مشابه از عناصر خاکي کمياب دارند. اين پديده با توجه به نقش اندازة ذرات بر مکانيزم‌هاي استحکام‌دهي تحليل گرديد. بررسي منحني هاي اکسيداسيون همدماي بلند مدت (320 ساعت) در دماهاي 900 و 1000 درجة سانتيگراد نشان داد که با اضافه شدن 1/0 درصد اتمي لانتانيم و اربيم، مقاومت اکسيداسيون آلياژ TNM افزايش و با اضافه شدن 2/0 درصد اتمي از عناصر مذکور مقاومت اکسيداسيون کاهش مي‌يابد. بهبود مقاومت اکسيداسيون با توجه به نتايج بدست آمده براي انرژي اکتيواسيون نفوذ در محدودة 40 تا 50 (kcal/mol)، بر اساس کاهش نفوذ کاتيونهاي فلزي در لاية اکسيدي TiO 2 تفسير شد. ضمن آنکه حضور بيش از 1/0 درصد اتمي از عنصر خاکي کمياب به دليل والانس کمتر اين عناصر نسبت به تيتانيم باعث افزايش نفوذ اکسيژن و کاهش مقاومت اکسيداسيون مي‌شود. کلمات کليدي: آلومينايد تيتانيم، لانتانيم، اربيم، استحکام دماي بالا، مقاومت اکسيداسيون

ارتقاء امنیت وب با وف بومی