Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hassan Abbasi,Mohammad Hossei Enayati,Fatallah Karimzadeh
محمدحسن عباسي (استاد راهنما) محمدحسين عنايتي (استاد راهنما) فتح اله کريم زاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Marjan Rahmdel
مرجان رحم دل

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Development of Nanostructured Intermetallic Compounds and Composites inNi-Ti-Nb Ternary System by Mechanical Alloying
Development of Nanostructured Intermetallic Compounds and Composites inNi-Ti-Nb Ternary System by Mechanical Alloying In this investigation, the synthesis of Ni 50 Ti (50-x) Nb x (x=5, 10, 25), nanostructured alloys, Ni 50 Ti 25 Nb 25 -Al 2 O 3 nanostructured composites with 5 and 10 weight percent Al 2 O 3 , Ni 50 Ti 25 Nb 25 , Ni 50 Ti 40 Nb 10 and Ni 50 Ti 45 Nb 5 stoichiometric nanostructured composites were studied by mechanical alloying. The milling process was carried out at room temperature in a planetary ball mill under Ar atmosphere. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), thermal analysis and microhardness measurements were used to characterize the milled and heat-treated powders. The milled powder after 40 h was annealed for 1 h at 900?C under argon atmosphere to investigate the phase transitions occurring during annealing. The hardness of powders was also determined by microhardness measurements using aVickers indentor at a load of 50 g and dwell time of 5 s. Formation kinetics was also analyzed using Johnson–Mehl–Avrami (JMA) equation for Ni 50 Ti 25 Nb 25 alloy. Thermodynamic analysis of the process was also carried out using Miedema model. Kinetic analysis in Ni 50 Ti 25 Nb 25 showed that reaction of solid solution formation is diffusion controlled. The results showed that mechanical alloying of Ni 50 Ti 25 Nb 25 , Ni 50 Ti 40 Nb 10 and Ni 50 Ti 45 Nb 5 powder mixtures led to the formation of an amorphous phase.At the early stages of MANi and Nb atoms were dissolved in Ti latticein Ni 50 Ti 25 Nb 25 alloy, Nb and Ti atoms dissolved in Ni lattice in Ni 50 Ti 40 Nb 10 and Ni 50 Ti 45 Nb 5 alloys.By further increasing the milling time nanocrystalline layers formed. This structure caused enhancement of diffusion process in low temperatures and amorphous phase formation from kinetics viewpoint. Heat treatment of amorphous phases gave rise to the formation of NiTi, Ni 3 Ti and NiNb phases in the first alloy, Ni 3 Ti, NiTi 2 and NiNb phases in the second alloy, NiTi, Ni 3 Ti and NiTi 2 phases in the third alloy. Thermodynamic investigation showed that the first phase formed in all of Ni 50 Ti (50-x) Nb x alloys was solid solution. Mechanical alloying products in three alloys were in agreement with the results obtained from miedema model. NiO, Ti, Nb and Al powders were used as
چکيده در اين پژوهش ساخت آلياژهاي نانوساختار Ni 50 Ti 25 Nb 25 ، Ni 50 Ti 40 Nb 10 و Ni 50 Ti 45 Nb 5 و ساخت نانوکامپوزيتNi 50 Ti 25 Nb 25 -Al 2 O 3 با دو درصد وزني Al 2 O 3 به مقادير 5 و 10 و نانوکامپوزيت استوکيومتري با زمينه Ni 50 Ti 25 Nb 25 ، Ni 50 Ti 40 Nb 10 و Ni 50 Ti 45 Nb 5 به روش آلياژسازي مکانيکي بررسي گرديد. ساخت تمامي آلياژهاي فوق در آسياب گلوله اي سياره اي و تحت اتمسفر گاز آرگون انجام شد. مطالعات ريزساختاري به وسيله آزمون هاي پراش پرتو ايکس (XRD)، ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM)، ميکروسکوپ الکتروني عبوري(TEM)، آناليز حرارتي و ريزسختي سنجي انجام شد. بررسي هاي ترموديناميکي بر اساس مدل نيمه تجربي ميدما صورت پذيرفت. نتايج نشان داد که آلياژسازي مکانيکي مخلوط پودرهاي Ni 50 Ti 25 Nb 25 ، Ni 50 Ti 40 Nb 10 و Ni 50 Ti 45 Nb 5 منجر به تشکيل يک ساختار آمورف مي گردد. اين فرايند با ايجاد يک ساختار لايه اي از مواد اوليه و انحلال اتم هاي نيکل و نيوبيوم در شبکه تيتانيوم در آلياژ اول و انحلال اتم هاي نيوبيوم و تيتانيوم در شبکه نيکل در دو آلياژ بعدي آغاز شد. با ادامه فرايند قبل از تشکيل فاز آمورف و با انجام آلياژسازي مکانيکي به مدت زمان کافي يک پودر نانوساختار لايه اي حاوي چگالي بالايي از نابجايي ها به وجود آمد. چنين ساختاري باعث تسهيل فرايند نفوذ در درجه حرارت هاي پايين شده و تشکيل ساختار آمورف را از نظر سينتيکي ممکن ساخت. عمليات حرارتي فاز آمورف حاصل باعث ايجاد فازهاي NiTi، Ni 3 Ti و NiNb در آلياژ اول و ايجاد فازهاي Ni 3 Ti، NiTi 2 و NiNb در آلياژ دوم وايجاد فازهاي NiTi، NiTi 2 و Ni 3 Ti در آلياژ سوم گرديد. بررسي هاي ترموديناميکي نشان داد که در همه ترکيباتNi 50 T (50-x) Nb x اولين محصول محلول جامد است. محصول آلياژسازي مکانيکي سه آلياژ با نتايج بررسي هاي ترموديناميکي مطابقت داشت. ساخت نانوکامپوزيت استوکيومتري با استفاده از پودرهاي Ti-Nb-Al-NiO و احياء مکانوشيميايي NiOتوسط Alانجام شده و ذرات Al 2 O 3 با اندازه ذرات کمتر از 50 نانومتر در زمينه چند فازي نانوساختار توزيع شد. تغيير درصد وزني Al 2 O 3 در نانوکامپوزيت منجر به تغيير مکانيزم واکنش گرديد به گونه اي که در کامپوزيت با 5 و 10 درصد وزني Al 2 O 3 مکانيزم تدريجي و در کامپوزيت استوکيومتري مکانيزم خود پيش رونده حاکم بود. در کامپوزيت Ni 50 Ti 25 Nb 25 /Al 2 O 3 با درصدهاي وزني 5 و 10 درصد

ارتقاء امنیت وب با وف بومی