بررسی مکانیزم تشکیل ترکیب بین فلزی ni3al طی فرایند سنتز احتراقی

ترکیب بین فلزی ni3al به دلیل خواص ویژه ای که در دماهای بالا از خود نشان می دهد، به طور وسیعی مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از روش های جدید برای تولید این ترکیب، فرایند سنتز احتراقی می باشد. سرعت بالای انجام واکنش، مصرف انرژی پایین و تولید محصول با خلوص بالا از مشخصه های اصلی این روش است. به علت سرعت بالای واکنش سنتز احتراقی، درک مکانیزم و سینتیک واکنش برای کنترل فرایند و تولید محصول با خواص مورد نظر بسیار حائز اهمیت می باشد. از این رو در این تحقیق سنتز احتراقی ترکیب بین فلزی ni3al از مخلوط پودری نیکل و آلومینیم با نسبت استوکیومتری ni-al3 در حالت احتراق خود پیش رونده مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور با استفاده از مطالعات میکروسکوپی و آنالیز فازی و همچنین بررسی اثر پارامترهای موثر بر فرایند، مسیر و مکانیزم مشخصی برای واکنش تشکیل ترکیب ni3al طی فرایند سنتز احتراقی ارائه شد. پس از اشتعال نمونه با استفاده از شعله اکسی استیلن و پیشرفت جبهه احتراق در طول آن، جهت توقف واکنش، نمونه در نیتروژن مایع کوئنچ شد. سیر تکاملی تبدیل مواد اولیه به محصولات در نمونه کوئنچ شده از نظر ریز ساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی (sem) و آنالیز عنصری (eds) انجام شد. همچنین آنالیز فازی لایه به لایه نمونه کوئنچ شده با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس (xrd) انجام گرفت. جهت بررسی صحت مکانیزم پیشنهادی آزمون های تکمیلی آنالیز حرارتی (sta) بر روی مخلوط های پودری در شرایط مختلف انجام شد. مشاهده شد واکنش تشکیل ترکیب ni3al طی فرایند سنتز احتراقی به دو صورت جامد-مذاب و جامد-جامد بر اساس مکانیزم انحلال و رسوب انجام می شود. در واکنش جامد-مذاب مسیر انجام واکنش شامل انحلال نیکل در مذاب آلومینیم و رسوب ni3al از محلول فوق اشباع مذاب al(ni) و تشکیل ترکیب nial می باشد. در حالی که در واکنش جامد-جامد مسیر انجام واکنش شامل تشکیل محلول جامد ni(al) و سپس تشکیل ترکیب ni3al از محلول فوق اشباع جامد می باشد. با افزایش فصل مشترک ذرات پودری با یکدیگر واکنش سنتز احتراقی ni3al در حالت جامد-جامد انجام می گردد، به طوری که پس از 40 ساعت آسیاکاری مخلوط پودری، دمای شروع واکنش ازcº620 در حالت جامد-مذاب بهcº 327 کاهش یافته و واکنش در حالت جامد-جامد انجام می شود. در هر دو مسیر انجام واکنش، نفوذ مهم ترین عامل کنترل کننده سینتیک واکنش تشکیل ترکیب ni3al می باشد.