Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Mohammad Hossei Enayati
فتح اله کريم زاده (استاد مشاور) محمدحسين عنايتي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Esmat Dastanpour Hosseinabadi
عصمت داستانپورحسين آبادي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
Amorphous alloys are promising materials for various applications because of their excellent properties, such as high strength and hardness, good corrosion resistance and superlative electrical and magnetic properties. Among various amorphous alloys, Cu-Zr-Al alloy system is one of the most important alloys because of suitable cost with high strength, high glass forming ability and low melting temperature. However, Cu-Zr-Al amorphous alloys show little room temperature plasticity and low toughness. To optimize room temperature fracture toughness, a microstructure consisting of crystalline phases dispersed in the metallic glass matrix was developed. The aim of this research was to synthesize Cu-Zr-Al/Al 2 O 3 nanocomposites using mechanical alloying (MA). Cu 60 Zr 40 powder mixture was first MA’d in order to synthesize Cu 60 Zr 40 amorphous alloy. Also, for the studying of milling energy on amorphization reaction, the Cu, Zr and Al powders mixture was MA’d in different mills, low-energy planetary mill, Spex mill and high-energy planetary mill. Evaluation of milled powders by X-ray diffractometry (XRD) shows that mechanical alloying in different machines did not lead to amorphization reaction even after long milling time. Thermodynamic investigation on the basis of extended Miedema’s model in ternary Cu-Zr-Al system illustrated that there is a thermodynamic driving force for formation of amorphous phase in this system, which is in contrast with experimental results. This discrepancy was attributed to the presence of high amount of impurities including oxygen and nitrogen in Zr powder that prevents amorphization reaction. Mechanical alloying of Cu 60 Zr 40 and Cu 50 Zr 43 Al 7 were repeated using higher purity Zr leading to the formation of amorphous structure with ZrO 2 phase after 40 h milling. In addition Cu 60 Zr 40 and Cu 50 Zr 43 Al 7 were prepared by induction melting and then milled for 10 h. The results showed that a fully amorphous Cu 60 Zr 40 and Cu 50 Zr 43 Al 7 alloys are obtained. Also, milling of Cu 60 Zr 40 prepared by induction melting with Cu, Al and CuO powders mixture led to formation of Cu 62 Zr 32 Al 4 /10%V Al 2 O 3 nanocomposite with Al 2 O 3 particles size of about 25nm. The hardness and elastic modulus of this nanocomposite were about 837 Vickers and 95GPa. Keywords Cu 50 Zr 43 Al 7 alloy, Amorphous materials, Mechanical alloying, Nanocomposite.
چکيده مواد آمورف با ويژگي هايي از جمله استحکام و سختي بالا، مقاومت به خوردگي عالي، خواص مغناطيسي و الکتريکي خوب کاربرد گسترده اي در صنايع مختلف دارند. در اين بين سيستم آلياژي Cu-Zr-Al بدليل خواصي مانند استحکام بالا، توانايي تشکيل شيشه بالا و ارزان بودن جزء يکي از سيستم هاي پرکاربرد آلياژهاي آمورف است. با اين وجود اين آلياژها داراي پلاستيسيته و تافنس ضعيف در دماي اتاق هستند که جهت رفع اين محدوديت، نانوکامپوزيت هاي حاوي نانوذرات پراکنده شده در زمينه آمورف توسعه يافته اند. هدف از انجام اين پژوهش توليد نانوکامپوزيت زمينه آمورف Cu-Zr-Al حاوي تقويت کننده Al 2 O 3 بصورت درجا با استفاده از روش آلياژسازي مکانيکي مي باشد. در مرحله اول، مخلوط پودري مس و زيرکونيوم به منظور توليد آلياژ آمورف Cu 60 Zr 40 تحت عمليات آلياژسازي مکانيکي قرار گرفت. همچنين به منظور بررسي تاثير انرژي آسياب بر تشکيل ساختار آمورف Cu 50 Zr 43 Al 7 مخلوط پودرهاي مس، زيرکونيوم و آلومينيوم تحت عمليات آسيابکاري مکانيکي در سه آسياب گلوله اي کم انرژي، آسياب اسپکس و آسياب گلوله اي پرانرژي قرار گرفت. پودرهاي حاصله با استفاده از آناليز پراش پرتو ايکس ((XRD مورد ارزيابي قرار گرفتند که نتايج حاکي از عدم تشکيل ساختار آمورف در اين سيستم ها بود. با اين وجود بررسي هاي آناليز ترموديناميکي با استفاده از مدل نيمه تجربي مديما بر روي سيستم سه تايي Cu-Zr-Alنشان داد که نيروي محرکه ترموديناميکي قوي براي تشکيل ساختار آمورف در آلياژ Cu 50 Zr 43 Al 7 وجود دارد که با عدم تشکيل ساختار آمورف در تناقض است. بررسي هاي کمي زيرکونيوم با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني روبشي SEM)) مجهز به طيف نگار تفکيک انرژي (EDS) حاکي از حضور ناخالصي هاي اکسيژن و نيتروژن در پودر زيرکونيوم داشت که مي توانند با تغيير شرايط ترموديناميکي و سينتيکي از تشکيل فاز آمورف جلوگيري کنند. در مرحله دوم مخلوط پودر مس، آلومينيوم و قطعات ورق زيرکونيوم (با خلوص بالاتر) به منظور توليد آلياژهاي آمورف Cu 60 Zr 40 و Cu 50 Zr 43 Al 7 تحت عمليات آلياژسازي مکانيکي قرار گرفتند. بررسي الگوي پراش پرتو ايکس ((XRD پودرها نشان داد که در هر دو سيستم بعد از 40 ساعت آسيابکاري، ساختار آمورف همراه با اکسيد زيرکونيوم بدست مي آيد. در مرحله بعد به منظور حذف تاثير ناخالصي هاي مواد اوليه و اتمسفر آسيابکاري بر عدم تشکيل ساختار کاملاً آمورف، مخلوط زيرکونيوم، آلومينيوم و مس با ترکيب Cu 60 Zr 40 و Cu 50 Zr 43 Al 7 تحت عمليات ذوب القايي تحت اتمسفر گاز آرگون قرار گرفت. آسيابکاري محصول ذوب القايي به مدت 10 ساعت منجر به تشکيل آلياژ آمورف Cu 60 Zr 40 با سختي 731 ويکرز و ضريب کشساني MPa58 و آلياژ Cu 50 Zr 43 Al 7 با سختي 802 ويکرز و ضريب کشساني MPa83 شد. همچنين آسيابکاري محصول ذوب القايي Cu 60 Zr 40 همراه با پودرهاي اکسيد مس، مس و آلومينيوم به مدت 10 ساعت منجر به تشکيل نانوکامپوزيت Cu 62 Zr 32 Al 4 /10%Vol Al 2 O 3 با اندازه ذرات تقويت کننده Al 2 O 3 حدود 25 نانومتر گرديد که باعث افزايش سختي به 837 ويکرز و ازدياد ضريب کشساني به GPa95 شد. کلمات کليدي آلياژ Cu 50 Zr 43 Al 7 ، مواد آمورف، آلياژسازي مکانيکي، نانوکامپوزيت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی