Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Masoud Panepour,Gholamreza Aryanpour
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما) غلامرضا آريانپور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Nima Tajik
نيما تاجيک

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Study on the Mechanism of Ni3Al Formation during Combustion Synthesis Process
Ni 3 Al intermetallic compound was extensively investigated due to special properties that show in high temperature. Combustion synthesis is one of the new methods for producing the intermetallic. High rate of reaction, high-purity of products and low energy consumption are main characteristics of the combustion synthesis process. Because of the high rate of combustion synthesis reaction, understanding kinetics and mechanism of the reaction for process controlling and producing of product with required properties are very important. Therefore in this study, the mechanism of Ni 3 Al formation from powder mixture of nickel and aluminum with stoichiometric ratio (Ni/Al=3) was investigated in SHS process. Path and mechanism of Ni 3 Al reaction were proposed the effective parameters on the process were investigated by using microscopic and phase analysis studies. After the sample ignition by oxyacetylene flame and combustion wave propagation the sample quenched in liquid nitrogen to stop the reaction. Evolution of reactant conversion to product was studied as microstructural in sample quenched by scanning electron microscopic (SEM) equipped to energy dispersive spectroscopy (EDS). Also layer by layer phase analysis done by X-ray diffraction (XRD). For evaluation of proposed mechanism accuracy, supplementary examination of thermal analysis (STA) was preformed on powder mixture with different condition. It was observed that reaction of the formation of Ni 3 Al compound during combustion synthesis was preformed in two mode solid-liquid and solid-solid based on dissolution and precipitation mechanism. The path of solid-liquid reaction includes dissolution of nickel in liquid aluminum and precipitation of Ni 3 Al from supersaturated Al(Ni) liquid and also formation of NiAl compound. On the other hand in solid-solid reaction, path of reaction includes the formation of Ni(Al) solid solution and then formation of Ni 3 Al from supersaturated solid solution. With increasing interface of powder particle with each other combustion synthesis reaction was preformed in solid-solid mode, whereas after 40 hour milling of powder mixture, starting reaction temperature decreased from 620?C in solid-liquid mode to 327?C and reaction doing in solid-solid mode. In both paths of reactions, diffusion control processes are more important in synthesis of the formation reaction Ni 3 Al compound. Keywords: Ni 3 Al, Combustion synthesis, Reaction mechanism, Milling
ترکيب بين فلزي Ni 3 Al به دليل خواص ويژه اي که در دماهاي بالا از خود نشان مي دهد، به طور وسيعي مورد بررسي قرار گرفته است. يکي از روش هاي جديد براي توليد اين ترکيب، فرايند سنتز احتراقي مي باشد. سرعت بالاي انجام واکنش، مصرف انرژي پايين و توليد محصول با خلوص بالا از مشخصه هاي اصلي اين روش است. به علت سرعت بالاي واکنش سنتز احتراقي، درک مکانيزم و سينتيک واکنش براي کنترل فرايند و توليد محصول با خواص مورد نظر بسيار حائز اهميت مي باشد. از اين رو در اين تحقيق سنتز احتراقي ترکيب بين فلزي Ni 3 Al از مخلوط پودري نيکل و آلومينيم با نسبت استوکيومتري Ni-Al3 در حالت احتراق خود پيش رونده مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور با استفاده از مطالعات ميکروسکوپي و آناليز فازي و همچنين بررسي اثر پارامترهاي مؤثر بر فرايند، مسير و مکانيزم مشخصي براي واکنش تشکيل ترکيب Ni 3 Al طي فرايند سنتز احتراقي ارائه شد. پس از اشتعال نمونه با استفاده از شعله اکسي استيلن و پيشرفت جبهه احتراق در طول آن، جهت توقف واکنش، نمونه در نيتروژن مايع کوئنچ شد. سير تکاملي تبديل مواد اوليه به محصولات در نمونه کوئنچ شده از نظر ريز ساختاري با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني (SEM) و آناليز عنصري (EDS) انجام شد. همچنين آناليز فازي لايه به لايه نمونه کوئنچ شده با استفاده از الگوي پراش پرتو ايکس (XRD) انجام گرفت. جهت بررسي صحت مکانيزم پيشنهادي آزمون هاي تکميلي آناليز حرارتي (STA) بر روي مخلوط هاي پودري در شرايط مختلف انجام شد. مشاهده شد واکنش تشکيل ترکيب Ni 3 Al طي فرايند سنتز احتراقي به دو صورت جامد-مذاب و جامد-جامد بر اساس مکانيزم انحلال و رسوب انجام مي شود. در واکنش جامد-مذاب مسير انجام واکنش شامل انحلال نيکل در مذاب آلومينيم و رسوب Ni 3 Al از محلول فوق اشباع مذاب Al(Ni) و تشکيل ترکيب NiAl مي باشد. در حالي که در واکنش جامد-جامد مسير انجام واکنش شامل تشکيل محلول جامد Ni(Al) و سپس تشکيل ترکيب Ni 3 Al از محلول فوق اشباع جامد مي باشد. با افزايش فصل مشترک ذرات پودري با يکديگر واکنش سنتز احتراقي Ni 3 Al در حالت جامد-جامد انجام مي گردد، به طوري که پس از 40 ساعت آسياکاري مخلوط پودري، دماي شروع واکنش ازC?620 در حالت جامد-مذاب بهC? 327 کاهش يافته و واکنش در حالت جامد-جامد انجام مي شود. در هر دو مسير انجام واکنش، نفوذ مهم ترين عامل کنترل کننده سينتيک واکنش تشکيل ترکيب Ni 3 Al مي باشد. کلمات کليدي : Ni 3 Al، سنتز احتراقي، مکانيزم واکنش، آسياکاري مکانيکي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی