ساخت و مشحصه یابی نانوکامپوزیت ni, fe)3al) به روش آلیاژسازی مکانیکی و بررسی مکانیزم تشکیل آن

نتایج تحقیقات نشان می دهند که آلومینایدهای نیکل خواص مطلوبی نظیر دانسیته کم و استحکام ویژه بالا، استحکام کششی و نقطه تسلیم بالا، مقاومت اکسیداسیون و کربوریزاسیون عالی، مقاومت خستگی بسیار بالاتر از سوپر آلیاژهای پایه نیکلی، استحکام خزشی بسیار بالا و مقاومت سایشی عالی دارند. این مواد با دارا بودن مجموعه این خواص انتخاب مناسبی برای کاربردهای دمای بالا می باشند. علی رغم مزایای ذکر شده، نقطه ضعف بزرگ آنها انعطاف پذیری، پلاستیسیته و چقرمگی کم آنها به ویژه در دماهای پایین می باشد. برای رفع این مشکلات مطالعات و تحقیقات گسترده ای انجام گرفته و راه حل های مختلفی ارائه شده است که از آن جمله می توان به استفاده از کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت های این مواد اشاره کرد. از جمله رویکر دهای جالب سال های اخیر، استفاده از سیستم های سه جزئی و کامپوزیت های سه جزئی جهت برطرف نمودن محدودیت های ذکرشده و نیز تولید مقرون بصرفه آنها از لحاظ اقتصادی می باشد. هدف از انجام این پژوهش، ساخت و مشخصه یابی نانوکامپوزیت های (ni, fe)3al-al2o3 و ارزیابی مکانیزم تشکیل آنها است. بدین منظور ابتدا زمینه(ni, fe)3al با استفاده از مخلوط پودر ni، fe و al با نسبت استوکیومتری مشخص توسط فرایند آلیاژسازی مکانیکی(ma) ساخته شد. در ادامه با استفاده از نسبت مناسب مخلوط پودر ni-fe2o3- al یا nio-fe-al نانوکامپوزیت های (ni, fe)3al-al2o3 با درصدهای مختلف تقویت کننده ساخته شد و سپس مورد ارزیابی قرار گرفت. تغییرات فازی و مطالعات ریزساختاری به وسیله آزمون های پراش پرتوایکس(xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، آنالیز حرارتی (dta) و ریز سختی سنجی ارزیابی شد. نتایج بررسی ها نشان داد که آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودرهای ni75al25 و ni50al25fe25 به ترتیب منجر به تشکیل ترکیب های بین فلزی ni3al و (ni, fe)3al با ساختار نامنظم l12 گردید. پس از عملیات حرارتی در دمای 700 درجه سانتیگراد و به مدت 5/0 ساعت برای ترکیبب بین فلزی ni3al و در دماهای 800، 900 و 1000درجه سانتیگراد و به مدت 5/0 ساعت برای ترکیبب بین فلزی (ni, fe)3al، ساختار نامنظم به منظم استحاله یافت. بررسی-های ترمودینامیکی با استفاده از مدل نیمه تجربی مدیما برای سیستم سه تایی ni-fe-al در حین آلیاژسازی مکانیکی نشان داد که در تمامی ترکیب های شیمیایی، ترکیب بین فلزی نسبت به فاز آمورف و محلول جامد پایدارتر است. نتایج حاصل از بررسی های ترمودینامیکی از تطابق خوبی با نتایج تجربی برخوردار است. ساخت نانوکامپوزیت (ni, fe)3al-al2o3 به روش آلیاژسازی مکانیکی و با مخلوط سازی پودرهای مواد اولیه از طریق واکنش احیای هماتیت ((fe2o3 و نیز واکنش احیای اکسید نیکل(nio) انجام گردید. آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودر ni-fe2o3-al منجر به تشکیل نانوکامپوزیت مذکور با 20 درصد حجمی al2o3 گردید. محصولات این واکنش فازهای (ni, fe)3al نامنظم و al2o3 آمورف است. با بررسی های ترمودینامیکی و محاسبه دمای آدیاباتیک واکنش، مکانیزم واکنش مربوطه تعیین و تایید گردید و اثر تغییر درصد حجمی al2o3 بر روند تشکیل نانوکامپوزیت نیز بررسی شد. با ساخت نانوکامپوزیت (ni, fe)3al-al2o3 متشکل از 30 درصد حجمی al2o3 با مخلوط سازی پودرهای nio-fe-al، مکانیزم واکنش از حالت تدریجی به احتراقی خودپیشرونده تغییر نمود. بررسی های سینتیکی نشان داد که انجام واکنش احیای اکسیدنیکل توسط آلومینیوم و نیز واکنش تشکیل نانوکامپوزیت (ni, fe)3al-al2o3 با استفاده از روش های بدون مدل، بترتیب با انرژی های اکتیواسیون حدود kj/mol 101 وkj/mol 309 انجام گردید.