سنتز مکانوشیمیایی نانو کامپوزیت fe3al-al2o3 و بررسی خواص آن

آلومینایدهای آهن به دلیل دارا بودن تلفیقی از خواص مکانیکی مناسب، چگالی کم، هزینه مواد اولیه پایین و مقاومت اکسیداسیون و سولفیداسیون عالی گزینه مناسبی برای کاربردهای دمای بالا ومحیط های خورنده به شمار می روند. مشکل اصلی آلومینایدهای آهن، مانند سایر ترکیبات بین فلزی، انعطاف پذیری کم در دمای محیط و استحکام خزشی نامناسب دردماهای بالا می باشد. استحکام خزشی آلومینایدهای آهن بوسیله اضافه کردن ذرات تقویت کننده و ایجاد کامپوزیت به طور قابل توجهی افزایش می یابد. هدف از انجام این تحقیق ایجاد نانوکامپوزیت با زمینه آلومیناید آهن با ترکیب fe3al و ذرات تقویت کننده al2o3 از طریق فرایند مکانوشیمیایی می باشد. تغییرات فازی و مطالعات ریز ساختاری بوسیله آزمون های پراش پرتو ایکس (xrd)، آنالیز حرارتی (dta)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) به همراه طیف سنجی تفکیک انرژی (esd) انجام شد. رفتار مکانوشیمیایی مخلوط پودر های آهن، آلومینیوم و هماتیت با درصد های مختلف برای ساخت ترکیب های نانوکامپوزیتی fe–al2o3، fe3al–57 vol.% al2o3 و fe3al–30 vol.% al2o3 براساس محاسبه دمای آدیاباتیک واکنش، دمای محفظه آسیاب و بررسی های ساختاری مورد مطالعه قرار گرفت و مکانیزم واکنش مکانوشیمیایی مربوطه تعیین شد. پودرهای نانوکامپوزیتی آلومیناید آهن پس از متراکم شدن، در دمای 1400 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت سینتر شدند. ریزساختار قطعه سینتر شده از پودر نانوکامپوزیتی fe3al–57 vol.% al2o3 دارای ساختار شبکه ای بهم پیوسته و یکنواخت از فازهای تشکیل دهنده می باشد. همچنین ریزساختار قطعه سینتر شده از پودر نانوکامپوزیتی fe3al–30 vol.% al2o3 دارای ساختار شبکه ای بهم پیوسته از فاز fe3al بوده و فاز تقویت کننده به صورت یکنواخت در زمینه توزیع شده اند. به منظور مقایسه تاثیر فرایند ایجاد فاز تقویت کننده بر ریزساختار و خواص مکانیکی قطعه سینتر شده از پودرنانوکامپوزیتی fe3al–30 vol.% al2o3، این ترکیب علاوه بر فرایند مکانوشیمیایی مخلوط پودرهای آهن، آلومینیوم و هماتیت، توسط اضافه کردن نانوپودر آلومینا به مخلوط پودر آهن و آلومینیوم از طریق فرایند آلیاژسازی مکانیکی ساخته شد. نتایج نشان داد که ترکیب نانوکامپوزیتی fe3al–30 vol.% al2o3 ساخته شده با اضافه کردن ذرات آلومینا دارای ریزساختار غیر یکنواخت و آگلومره شده از فاز تقویت کننده بوده و پیوستگی کاملی در فصل مشترک دو فاز وجود ندارد. این درحالی است که ترکیب ایجاد شده به روش مکانوشیمیایی دارای ساختار کاملاً یکنواخت و فصل مشترک فازی پیوسته می باشد. همچنین قطعه ایجاد شده از پودر نانوکامپوزیتی fe3al–30 vol.% al2o3 ساخته شده به روش مکانوشیمیایی دارای استحکام شکست و سختی بالایی در دمای محیط در مقایسه با ترکیب مشابه حاصل از اضافه کردن نانوپودر آلومینا می باشد.