تولید نایتینول با روش های پودر

چکیده رساله/پایان نامه : در این پژوهش تولید آلیاژ حافظه دار نایتینول به سه روش سنتز احتراقی، آسیاکاری و متالورژی پودر معمولی مورد بررسی قرار گرفت. در روش سنتز احتراقی مخلوط پودرni وti بعد از فشرده شدن در فشار mpa150 در کوره با دماهای400 ،500 و c600? بدون اتمسفر محافظ قرار داده شد. فازهای تشکیل شده با آزمون xrd و پروفیل دمایی توسط ترموکوپل داخل نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. عناصر واکنش نکرده و فاز ناخواسته در نمونه ها، چه کوره دمای بالا (?c600 ) داشته باشد چه دمایِ پایین(?c400 و ?c500)، در محصول نهایی حضور دارند با این تفاوت که در دمای بالا فاز ناخواسته اکسید تیتانیوم است و در دمای پایین ni3ti است. برای بهبود خواص محصول نهایی ابتدا مخلوط پودر اولیه در زمان-های 5/0، 1 و2 ساعت آسیاکاری شد و سپس نمونه ها در دمای ?c400 تولید شدند. با یک ساعت آسیاکاری بهترین نتیجه حاصل شد(تقریبا نایتینول تک فاز) چراکه بیشینه ی دمای نمونه افزایش یافت و میزان عناصر واکنش نکرده به حداقل رسید و همچنین زمان انجام واکنش هم به قدری کم شد که فرصت اکسید شدن به تیتانیوم داده نشد. در حالیکه دو ساعت آسیاکاری باعث فعال شدن واکنش اکسیداسیون شد و بدترین نتیجه یعنی اکسیداسیون کامل رخ داد. در این روش محدودیت ابعادی وجود دارد و نمونه های بزرگ قابل تولید نیستند. در روش آسیاکاری مخلوط پودر مواد اولیه در ظروف حاوی آرگون با نسبت پودر به گلوله 1 به 40 و سرعت دور rpm 250 در زمان مختلف تا 120 ساعت آسیاکاری شدند. در نتایج xrd پیک های تیتانیوم به سرعت بعد از 6 ساعت آسیاکاری ناپدید شدند در حالیکه بعد از 120 ساعت آسیاکاری پیک های نیکل حذف شدند. بعد از 6 ساعت آسیاکاری پیک نایتینول قابل مشاهده بود و بعد از 120ساعت پیک غالب ماده شد. در روش متالورژی پودر مخلوط پودر مواد اولیه با فشار mpa600 فشرده و سپس در دمای ?c1050 تحت اتمسفر آرگون در زمان های مختلف تف جوشی شد. نتایج xrd نشان دهنده ی افزایش درصد نایتینول با افزایش زمان تف جوشی است. حذف کامل فاز ni3ti به علت پایداری بیشتر نسبت به نایتینول امکان پذیر نیست. پیک های مربوط به ni بعد از 10 ساعت تف جوشی حذف شدند. به علت تخلخل زیاد در نمونه ها حتی در 10 ساعت تف جوشی رفتار حافظه داری در نمونه ها قابل رویت نیست. برای بهبود قطعات تولید شده با روش متالورژی پودر از پودرهای حاصل از روش آسیاکاری استفاده شد و سپس نمونه ها تحت پیرسازی در دمای ?c500 و نیم ساعت قرار گرفتند که نمونه حاصل دارای نایتینول به عنوان فاز عمده بود ولی دمای استحاله مارتنزیتی با وجود رسوبات ni4ti3 بیش از اندازه پایین بود(?c13-) و امکان استفاده از رفتار حافظه داری ماده نبود. به همین دلیل از مس به عنوان عنصر سوم برای افزایش دمای استحاله مارتنزیتی و افزایش سرعت نفوذ در تف جوشی استفاده شد. چون در این روش تولید، متغیرهای تولید زیاد شدند از روش طراحی آزمایش تاگوچی استفاده شد. در روش تاگوچی اثر متغیرهای زمان آسیاکاری ، زمان تف جوشی، فشار پرس و در صد مس بر خواص دمایی و مکانیکی که توسط آزمون های dsc و فشارش اندازه گیری شدند، بررسی شد. برای بررسی فازهای نمونه ها از آزمونxrd استفاده شد. در روش تاگوچی شرایط بهینه برای رسیدن به حداکثر کرنش قابل بازیابی و بالاترین mf به طور هم زمان محاسبه شد. نیتجه آزمایش آزمون تاگوچی با مقدار محاسبه شده همخوانی داشت