تولید کامپوزیت نانو ساختار al2o3-fe با الگوی گرادیانی از طریق احیای آلومینوترمی هماتیت طی فرآیند sps

در این تحقیق، کامپوزیت fe/al2o3 که در آن ترکیب شیمیایی به صورت گرادیانی از سمت غنی از آلومینا به سمت غنی از آهن فلزی تغییر می¬کند تولید شده است. جهت تولید این کامپوزیت از تلفیق فرآیند sps با واکنش به شدت گرمازای احیاء آلومینوترمی هماتیت استفاده شده است. برای این منظور، مواد اولیه شامل آهن، هماتیت، آلومینیوم مطابق واکنشxfe +2al + fe2o3 =al2o3+ (2+x)fe با یکدیگر مخلوط شد و به صورت لایه های با ترکیب 80،70،60،50،40 و 85 درصد حجمی آهن آماده گردید. سپس در قالب spsبه صورت سه لایه و در دو نوع مختلف با لایه های 40، 60و 80 درصد حجمی آهن و 60،50 و 70 درصد حجمی آهن روی هم قرار گرفتند. فرآیند تف¬جوشی و واکنش احیاء هماتیت به طور هم زمان طی فرایند sps با اعمال فشار تک محوری mpa30 و جریان الکتریکی مستقیم پالسی با دانسیته a/mm2 84/8 به مدت زمان 300 ثانیه انجام شد. پارامترهای دما و زمان و فشار حین فرآیند اندازه¬گیری گردید و لایه¬های fgm تولیدی توسط میکروسکوپ نوری و روش های پردازش تصویر، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز eds، آزمون سختی، آنالیز xrd و آنالیز ftir مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی ها، نشان داد که استفاده هم زمان از تکنیک sps و واکنش آلومینوترمی روش مناسبی برای تولید این کامپوزیت گرادیانی است. همچنین نتایج تصاویر میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی، بیانگر این است که فشار mpa 30 و زمان حدود 5 دقیقه شرایط مساعد را برای ایجاد گلویی های تشکیل شده حین فرآیند تف جوشی فراهم می¬کند. نتایج بررسی تخلخل و آزمون سختی حاکی از این است که افزایش پارامترx در واکنش از 0/45 تا 7/12 موجب کاهش درصد تخلخل از 37/66 تا81 /6 و افزایش سختی از 203 تا 291 ویکرز در لایه ها می¬شود.