توليد پودر كامپوزيتي FeCo-TiC به روش سنتز احتراقي

محمد يعقوبي1*، علي سعيدي2، رضا ابراهيمي3 و محمد حسين گلابگير1
كارشناس ارشد، دانشگاه آزاد اسلامي واحد نجفآباد
استاد، دانشگاه صنعتي اصفهان
استاديار، دانشگاه آزاد اسلامي واحد نجفآباد
*[email protected]
(تاريخ دريافت: 29/05/89، تاريخ پذيرش: 10/08/89)

چكيده
كامپوزيتهاي زمينه فلزي تقويت شده با ذرات كاربيد تيتانيم به دليل خواص سايشي عالي در سالهاي اخير مورد توجه قرار گرفتهانـد . در ايـنتحقيق كامپوزيتFeCo-TiC به روش سنتز احتراقي و با استفاده از ماده ارزان قيمت فروتيتانيم (به جاي تيتـانيم خـالص) توليـد گرديـده اسـت.
قرصهايي از مخلوط پودري شامل فروتيتانيم، كبالت و گرافيت تهيه شد و سپس در كوره لولهاي با اتمسفر آرگـون محتـرق گرديـد. محـصولسنتز احتراقي به وسيله پراش اشعه ايكس و ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد ارزيابي قرار گرفـت. نتـايج نـشان داد سـنتز احتراقـي منجـر بـهتشكيل ذر ات ريز و كروي كاربيد تيتانيم ميشود كه به طور مجزا و يكنواخت در زمينه آلياژي آهن- كبالت پخش گرديدهاند. نكته جالب دراين تحقيق اين است كه كبالت دماي شروع سنتز احتراقي سيستمFeTi2 -Co-C را به مقدار قابل توجهي كاهش ميدهد. آسيابكاري مخلـوطپودري فوق به مدت 5 دقيقه باعث كاهش اندازه ذرات فروتيتانيم و در نتيجه كاهش دما و زمان شروع سنتز ميگردد و حتي دماي شـروع سـنتزاحتراقي به 1080 درجه سانتيگراد ميرسد. ماكزيمم مقدار سختي به دست آمده از نمونههاي سنتز احتراقـي شـده بـا 23% تخلخـل 0.1HV 760 بوده است.

واژه هاي كليدي:
كامپوزيت زمينه فلزي، كامپوزيت FeCo-TiC، كاربيد تيتانيم، سنتز احتراقي.

1- مقدمه
سرمتهاي1 پايهTiC وWC-Co بـراي سـاخت ابزارهـاي بـرشاستفاده مي شوند. سرمت WC-Co سختي و تافنس2 خيلي خـوبيدارد، ولي عملكرد آن در سرعت هاي برش زيـاد و دماهـاي بـالابه سرعت كاهش مييابد. سرمتهاي پايه TiC مقاومت به سايش فوقالعاده، سختي عالي در دماي بالا، پايـداري شـيميايي خـوب،ض ريب اص طكاك ك م و مقاوم ت ب ه تغيي ر ف رم پلاس تيك در دماهاي بالا را دارند؛ از اين رو جـايگزين مناسـبي بـراي سـرمت WC-Co ميباشند [1].
كامپوزيتهاي زمينه آهني تقويت شـده بـا كاربيـد تيتـانيم جـزء مواد مقاوم به سايش ارزان قيمـت هـستند [2]. كاربيـد تيتـانيم درآهن در دماهاي بـالا پايـدار و نـامحلول اسـت و هـيچ گونـه فـازمينمايند. گرماي آزاد شده از اين واكنشهـا بـراي راه انـداختنفرآيند و تكثير سريع موج احتـراق بـدون گرمـاي اضـافي كـافياست [9]. بارزترين مزاياي فرآيند سنتز احتراقي عبارتند از:
الف) توليد محصولات خيلي خالص به دليل دماي واكنش خيليبالا كه ميتواند ناخالصي هاي با نقطه جوش پايين را تبخير نمايد.
گرماده بودن واكنشهاي سنتز احتراقي نياز به فرآيندهاي بـاوسايل و تجهيزات گران قيمت را رفع مي نمايد.
زمان كوتاه واكنش، بهرهوري را افزايش ميدهد.
شيب حرار تي بالا و سرعت سرد كردن سريع ميتوانـد باعـثتوليد فازهاي غير تعادلي جديد و شبه پايدار شود [4].
د يگر مزيت فرآيند سنتز احتراقي سطوح تقويت كننـده عـارياز آلودگيهاي مضر است كه منجر به پيوند محكم تقويتكننده و زمينه مـي شـود [2 و 10]. يكـي از مـشكلات ايـن روش، توليـدمحصولي متخلخل است؛ بنابراين براي توليد قطعه از اين روش بههمراه روش هاي اصلي توليد كامپوزيت مانند ريخته گري [10] و متالورژي پودر [2 و 11] استفاده ميشود.
واكنشهاي سنتز احتراقي را ميتوان به وسيلهي رقيق سازي مـواداوليه كنترل نمـود كـه شـكل (1) بـه طـور شـماتيك حالـتهـايمختلف آن را نشان ميدهد [5 و 12].
ژول بر مول باشد؛ همچنين سرعت جمع شدن گرما بايد بيـشتر از

براي انجام فرآيند سنتز احتراقي، واكنش بايد شديداً گرمازا باشدو آنتالپي واكـنش در حـدود 40 كيلوكـالري بـر مـول يـا 16800

فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مواد مجلسي / سال چهارم / شماره سـوم پـاييزسه تايي تشكيل نميدهـد [3]. كامپوزيـتFe-TiC بـه روش هـايمختلفي از جمله ريختهگري، متالورژي پـودر، اسـپري حرارتـي،سنتز احتراقي3، فرآيندهاي آلومينوترميك4 و كربوترميـك5 و …
توليد گرديده است [4 و 5]. همچنين نانوكامپوزيـتFe-TiC بـهروش آلياژسازي مكانيكي توليد شده است [6 و 7].
در سال 1967 مرزانوف و همكارانش يـك روش متفـاوت بـراي بر همكنش فازهاي جامد به نام سنتز احتراقـي را كـشف نمودنـد [8]. در فرآين د سـنتز احتراقـي دسـتهاي از واكـنشهـا موسـوم بـه
واكنشهاي ترميت صـورت مـيگيـرد كـه گرمـاي زيـادي آزاد
شكل (1): شماتيك تأثير دماي شروع احتراق و درصد رقيق شدن بر روي مكانيزم سنتز احتراقي [9].

س رعت پراكن ده ش دن گرم ا باش د؛ وگرن ه واك نش فرون شانده ميشـود و خودانتـشاري انجـام نخواهـد گرفـت [13]. طبـق نظـرمونير6 براي خودانتـشاري بـودن يـك واكـنش لازم اسـت دمـايآدياباتيــك Tad بــالاتر از 1800 كلــوين باشــد [9]. ايــن دمــا را ميتوان از معادلات سادهاي به فرم زير محاسبه نمود:
−ΔΗ =r,Ti∫TTiad Cp dTS در اين معادلـه Hr,Ti∆ تغييـر آنتـالپي واكـنش در دمـايTi وCp ظرفيت حرارتـي محـصولات واكـنش اسـت. معادلـه بـالا زمـانيصحيح است كه محصولات واكـنش تغييـر فـاز ندهنـد. چنانچـهدماي آدياباتيك برابر با دماي مذاب محصولات بـوده و كـسرياز محصولات معادلX ذوب شود، مي توان درصد ذوب شدن رااز معادله (2) محاسبه كرد.
−ΔΗ =r,Ti ∫TTim Cp dTS + ΔΗX 0m در ايــن معادلــهΔΗ0m تغييــر آنتــالپي ذوب شــدن محــصولاتواكنش است. در نهايت چنانچه گرماي توليـدي در اثـر واكـنشبه اندازه كافي بالا باشد كه تمامي محصول واكنش ذوب شـده ودماي آدياباتيك از دماي ذوبTm تجاوز كنـد در ايـن صـورتدماي آدياباتيك از معادله (3) محاسبه خواهد شد.

iTTim Cp dTSXTTmad Cp dTl
در اين معادلهCpl ظرفيت حرارتي محصولات مذاب است
[5 و 9].
در دهه گذشته سنتز احتراقي سيستمهايTi-C وFe-TiC به طورگسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. سعيدي و همكـارانش اثـرتعداد زيادي از متغيرهاي فرآيند سنتز احتراقي را بر روي سيـستمFe-Ti-C مورد بررسي قرار دادهانـد [14]. چـوي7 و ري8 اثـراتاضافه كردن آهن بر روي سنتز احتراقيTiC را بررسـي نمودنـد.
نتايج نشان داد اضافه نمودن آهن از صفر تا 40 درصـد وزنـي بـهمخلوط پودري شامل كربن و تيتانيم، شكل ذرات كاربيد تيتـانيمرا تغيير خواهد داد و شـكل آنهـا از حالـت گوشـه دار بـه كـرويتبــديل مــيشــود [15]. فــن9 و همكــارانش اثــر انــدازه ذرات واك ـنشدهن ده ب ر روي سن ـتز اح ـتراقي سيـــ ستم Fe-Ti-C را بررسي نمودند. نتايج آنها نشان داد كه مخلـوط پـودري بـا ذراتتيتانيم ريزتر موجـب افـزايش دمـاي احتـراق، سـرعت واكـنش،دانسيته محصول و اندازه ذرات كاربيد تيتـانيم مـي شـود [16]. در حال حاضر كمپانيهاي معروفي در دنيـا ماننـد كمپـانيLSM در انگلستان پودر كامپوزيتيFe-TiC را با نـام تجـاري فروتيـك بـهروش سنتز احتراقي توليـد مـينماينـد كـه مـي توانـد بـراي توليـدكامپوزيتهاي مقاوم به سـايش بـه عنـوان آلياژسـاز10 بـه مـذاب چدن يا فولاد اضافه گردد [9].
يك ي از معاي ب فرآينـد س نتز احتراق ي، اس تفاده از م واد اولي هعنصري گران قيمت مانند تيتانيم اسـت كـه باعـث شـده در دهـهاخي ـر بي شتر تحقيق ـات ب ر روي تولي د كامپوزي تFe-TiC ب ه روشهـــاي احيـــاي كربوترميـــك [3 و 17] و آلومينوترميـــك [18 و 19] و بــا اســتفاده از اكــسيدهاي ارزان قيمــت روتيــل وايلميني ت انج ام گي رد. ه دف از اي ن تحقي ق تولي د كامپوزي ت FeCo-TiC ب ه روش س نتز احتراق ي و ب ا اس تفاده از م اده ارزان قيمت فروتيتانيم (بـ ه جـاي تيتـانيم خـالص گـران قيمـت) اسـت.
عنصر كبالت به منظور افزايش ترشوندگي تقويتكننـده و زمينـهاستفاده گرديده است.

2- روش تحقيق
مخل وط پ ودر ش امل 64 درص د وزن ي پ ودر فروتيت انيم، 8/24 درصد وزني پودر كبالت (نـسبت مـولي كبالـت بـه آهـن 1 بـه 1 است) و 2/11 درصد وزني گرافيت (نسبت مولي تيتانيم به كـربن1 به 1 است ) تهيه گرديد . جزئيات بيـشتر مـواد اوليـه مـصرفي درجدول (1) آورده شده است. اين پودره ا به دو صـورت دسـتي وآسياب گلوله اي س يارهاي با نسبت وزني گلوله به پودر 20 به 1 بـا5 گلول ه 10 ميل يمت ري در محفظ هاي از ج نس ف ولاد س خت كرم دار و با سرعتrpm 600 تحت اتمـسفر آرگـون بـا خلـوص9/99 درصد به مدت 5 دقيقـه مخلـوط گرديدنـد . از هـر دو نـوعنمونه قرص هايي بـه قطـر 13 و ارتفـاع 10 ميلـيمتـر بـا فـشار 50 مگاپاسكال تهيه شد و سپس در كوره لولهاي بـا اتمـسفر آرگـوندر دماهاي مختلف محترق گرديدند و بدين وسيله دمـاي شـروعاحتراق نمونه ها اندازه گيري شد . آناليز فاز ي محصولات احتـراقبه وسيله دستگاه پـراش اشـعه ايكـسPhilips بـا لامـپ كاتـديمسي با طول موج 54059/1 آنگسترم مورد بررسي قـرار گرفـت.
پارامتر شبكه كاربيد تيتانيم به وسيله ي قانون براگ 11 و با اسـتفاده
از الگ وي پ راش اش عه ايك س محاس به گردي د . ب راي بررس ي مورفول وژي كاربي د تيت انيم، مح صولات احت راق ب ه ابع اد 2×3 ميليمتر مان ت سرد شد و پس از سنباده و پوليشكاري بـه وسـيلهميكروسكوپ الكتروني روبشي Philips وEDAX م ورد ارزيابي
قــرار گرفــت . از نمونــههــاي مانــت شــده بــراي انــدازه گيــري ميكروسختي ت وسط دستگاه سـختيسـنجBuehler اسـتفاده شـد. همچنين دانسيته محصولات احتـراق بـه وسـيله قـانون ارشـميدس اندازهگيري گرديد.

3- نتايج و بحث
واكنش شيميايي بين تيتانيم و گرافيت در تمام دماها امكـانپـذيراسـ ت. بـ راي پـ يشبينـ ي انجـ ام سـ نتز احـ ـتراقي در سيـ ستم FeTi2-Co-C، دماي آدياباتيك به وسيله اطلاعات ترموديناميكي جــــــدول (2) و طبــــــق معادلــــــه (3) بــــــراي واكــــــنش
. محاسبه گرديدFeTi + + +TiCo2C → FeCo+ 2TiC

جدول (1): خصوصيات مواد اوليه مصرفي.
محل تهيه اندازه ذرات (ميكرون) ناخالصيهاي اصلي خلوص مواد اوليه
LSM انگلستان <150 Al , Mg ~ %70 Ti ، ~ %30 Fe فروتيتانيم
چين <3 H2O , Ni , Cu , Si %99< كبالت
ايران 1-5 – %99/99< گرافيت

جدول (2): اطلاعات ترموديناميكي.
-130302-76366

نام تركيب دما (كلوين) گرماي تشكيل 0استاندارد مولي آنتالپي ظرفيت حرارتي در فشار ثابت
Cp(J degmol) ΔΗm(kJ mol) ΔΗ (kJ mol)
48/43 + 3/16 × 10-3 T – -184/5 298 TiC
Cps = 23/15 + 7/91 × 10-3 T Cpl = 43/26 -2/426 ( Tm = 1873) – 298 FeCo
53/01 + 9/62 × 10-3 T – -40/6 298 FeTi

جدول (3): جزئيات نمونههاي تهيه شده و زمان و دماي شروع احتراق آنها.
دماي سانتيگكوره (راد) درجه نحوه مخلوط كردن كسر مولي كبالت در زمينه زمان شروع احتراق نام نمونه
%0 آسياب 1200 واكنش انجام نگرفت S0
%50 آسياب 1250 40 ثانيه S1
%50 آسياب 1100 118 ثانيه S2
%50 آسياب 1090 139 ثانيه S3
%50 آسياب 1080 143 ثانيه S4
%50 آسياب 1070 واكنش انجام نگرفت S5
%50 دستي 1150 140 ثانيه S6
%50 دستي 1120 152 ثانيه S7
%50 دستي 1100 واكنش انجام نگرفت S8

دماي آدياباتيك سيستم فوق (با دماي اوليه 1353 كلـوين ) 3517 كلوين محاسبه شد. با توجه به اينكه، دماي آدياباتيك بـراي ايـنسيـــستم بـــالاتر از 1800 كلـــوين اســـت؛ بنـــابراين از لحـــاظترموديناميكي شرايط براي انجـام واكـنش سـنتز احتراقـي فـراهمميباشد. به منظور به دست آوردن دماي شروع سنتز احتراقيTig براي سيستمFeTi2-Co-C قـرصهـاي تهيـه شـده را در كـورهي لولهاي در دماهاي مختلف با اتمسفر آرگون قرار داده تا واكـنشسنتز احتراقي صورت گيرد. نتايج به دست آمده به طـور خلاصـهدر جدول (3) آورده شده است. همانطور كـه ملاحظـه مـيشـودنمونههاي 1S4 ،S3 ،S2 ،S پس از قرار گرفتن در كوره در دماهايبه ترتيب 1250، 1100، 1090، 1080 درجه سانتيگراد در مدتزماني حدود دو دقيقه محترق شدند، ولي با قرار گرفتن نمونه 5S در كوره در دماي 1070 درجـه سـانتيگـراد بـه مـدت 15 دقيقـهواكنش سنتز احتراقي صورت نگرفـت. بنـابراين مـيتـوان نتيجـهگرفت كه دماي شروع سنتز احتراقي براي سيستمFeTi2-Co-C ، 1080 درجه سانتيگراد بوده اسـت. نمونـه هـايي كـه بـه صـورتدستي مخلـوط شـدهانـد (نمونـه هـاي 6S و 7S و 8S) داراي دمـا وزمان شروع سنتز احتراقي بالاتري نـسبت بـه نمونـههـاي مخلـوطشده با آسياب هستند كه علت آن تماس كامل و يكنواخت پودركربن با ذرات فروتيتانيم در اثر مخلوطسازي با آسيا ب است.
نمون هي 0S ش امل پ ودر فروتيت انيم و ك ربن (ب دون كبال ت) ب ا شرايط يكسان با نمونههاي قبلي تهيه گرديد و در كورهي لولهاي با دماي 1200 درجه سانتيگراد قرار گرفت و پس از گذشت 15 دقيقه هيچ واكنش سنتز احتراقي مشاهده نـشد. بنـابراين مـيتـواننتيجه گرفت كه عامل كاهش دماي شـروع سـنتز احتراقـي بـرايسيستم FeTi2-Co-C، عنصر كبالت بوده است.
سعيدي و همكارانش بيان كردند كه اگر تيتانيم خـالص و كـربندر زيـر دم اي 1570 درج ه س انتيگ راد ح رارت داده ش وند،واكنش سنتز احتراقـي صـورت نخواهـد گرفـت، ولـي بـا اضـافهنمودن مقدار كمي آهن به پودر كربن و تيتانيم خـالص مـيتـواندماي شروع سنتز احتراقي را به 1250 درجه سانتيگـراد كـاهشداد. آنها علت كـاهش دمـاي سـنتز احتراقـي را بـه ايـن صـورتمطرح كردند كه آهن و تيتـانيم در حالـت جامـد واكـنش داده وف از 2FeTi را ك ه ي ك تركي ب يوتكتي ك ب ا نقط ه ذوب 1085 درج ه س انتيگ راد اس ت را ت شكيل م يدهن د (ش كل 2). آنه ا معتقدند كه براي انجـام سـنتز احتراقـي بايـد حـداقل چنـد قطـرهمذاب 2FeTi وجود داشته باشد تا كـربن در آن حـل شـود و فـازسراميكيTiC تشكيل گردد. گرماي آزاد شده از تشكيل كاربيدتيتانيم باعث ميشود كـه واكـنش بـه صـورت خود پيـشرونده درسرتاسر نمونه انجام گيرد. بر اسـاس ايـن مكـانيزم دمـاي احتـراقبايــد خيلــي نزديــك بــه نقطــه ذوب آليــاژFe-Ti باشــد [14].
مكانيزمهاي پيشنهاد شده توسـط كاپالـدي 12 و همكـارانش [20]، چوي و همكارانش [15]، شبيه مكانيزم ارائه شده توسط سـعيديو همكارانش [14] است.
دم اي ش روع س نتز احتراقـي در ك ار موج ود ب ه مق دار قاب ل ملاحظهاي نسبت بـه دمـاي بـه دسـت آمـده در تحقيقـات انجـام

شكل (2): دياگرام دوتايي آهن- تيتانيم [21].

گرفتـه توسـط س عيدي و همكـارانش پ ايينتـر اس ت . بـر اس اسمكانيزم ارائه شـده توســط سـعيدي مـيتـوان حـدس زد كـه درسيستمFeTi2-Co-C ، تركيب يوتكتيكي با نقطه ذوب پايينتـر ازنقطه ذوب 2FeTi تـشكيل شـده اسـت. همـانطور كـه گفتـه شـدكــبالت، عـامل كاهـــش دمــاي شروع سنتز احــــتراقي اسـت؛بنابراين تركيبات يـوتكتيكي كـه كبالـت در ايـن سيـستم ممكـناست تشكيل دهد، مورد بررسي قرار گرفت.
همــانطور كــه در ديــاگرام آهــن- كبالــت (شــكل 3) ملاحظــه مي شود، آهن و كبالت از صفر تا 100 درصـد در همـديگر حـل ميشوند وFeCo را تشكيل ميدهند كـه نقطـه ذوبـي در حـدود1500 درج ه س انتيگ راد دارد ك ه ب الاتر از نقط ه ذوب 2FeTi است. بنابراين واكنش بين آهن و كبالت نميتواند به عنوان عاملش روعكنن ده س نتز احتراق ي در سي ستم FeTi2-Co-C باش د. در دياگرام كبالت – تيتانيم (شـكل 4) تركيـب يوتكتيـك 2CoTi بـانقط ه ذوب ح دود 1025 درج ه س انتيگ راد وج ـود دارد ك ه ميتواند عامل كاهش دماي شروع سنتز احتراقـي باشـد. بنـابراينميتوان گفت در اثر ذوب تماسي13 بين ذرات كبالـت و تيتـانيم،تركي ب يوتكتي ك 2CoTi ت شكيل م يش ود. ب راي راهان دازي واكنش احتراقي ايجاد تنها يك قطره مذاب 2CoTi كافي اسـت.
مذاب 2CoTi بلافاصله پـس از تـشكيل بـا كـربن واكـنش داده وكاربيد تيتانيم توليد ميشود.
تشكيل كار بيد تيتـانيم گرمـاي زيـادي آزاد مـيكنـد كـه باعـث ميشود واكنش به صـورت خـودمتكي در سرتاسـر نمونـه انجـامگيرد. مكانيزم انجام گرفته براي تـشكيل كامپوزيـتFeCo-TiC به طريق سنتز احتراقي را ميتوان به صورت زير خلاصه نمود:
FeTi2 +Co → +FeCoTi (l)2
Fe+CoTi (l)2 + 2C → FeCo+2TiC
براي مطمـئن شـدن از تـشكيل كامپوزيـتFeCo-TiC بـه روشسنتز احتراقي، نمونـهي سـنتز شـده در بـالاترين دمـا يعنـي 1250
77724-2552481

درجه سانتي گراد و نمونهي سنتز شـده در پـايينتـرين دمـا يعنـي
شكل (3): دياگرام دوتايي آهن- كبالت [21].
شكل (4): دياگرام دوتايي كبالت- تيتانيم [22].

76962248838

1080 درجه سانتيگراد به وسيلهي اشعه ايكس مورد بررسي قرار گرفت. الگوهاي پراش اين نمونهها در (شكل 5) نشان داده شـدهاست. همانطور كـه در الگـوي پـراش اشـعه ي ايكـس دو نمونـهملاحظــه مــي شــود فازهــاي كاربيــد تيتــانيم و محلــول جامــد آه ن-كبال ت در ه ر دو نمون ه ت شكيل ش ده ان د و پي كه اي فروتيتانيم، كبالت وگرافيت حذف گرديـدهانـد . البتـه در الگـوي
پ راش اش عه ايك س نمون ه س نتز ش ده در دم اي 1080 درج ه سانتيگراد پيك بسيار ضعيف كربن (پيكي كه با فلـش مـشخصشده است ) وجود دارد كه ناشي از دماي احتراق پايينتـر در ايـننمونه است.
كاربيد تيتانيم يك تركيب بـيننـشين اسـت يعنـي اتـم كـربن درف ضاهاي خ الي ب ين ات مه اي تيت انيم ج اي م يگيرن د. اص ولاً كاربي دهاي ب ينن شين از جملـه كاربي د تيت انيم، تركيب ات غي راستوكيومتري هستند؛ يعني مطمئناً همه فضاهاي بيننـشين توسـطاتم كربن پر نميشوند. يكي از راههـاي بـه دسـت آوردن مقـداركربن در كاربيد تيتانيم اندازهگيري پارامتر شبكهي كاربيد تيتانيمو انتقال آن بر روي منحني تغييرات پارامتر شبكه بر حسب ميـزانكربن موجود در كاربيد تيتانيم (شكل 6) است [23].

145161041603

شكل (5): الگوي پراش اشعه ايكس نمونههاي سنتز احتراقي شده در دماهاي 1080 و 1250 درجه سانتيگراد.

كاربيد تيتانيم داراي ساختار مكعبي ماننـدNaCl اسـت و پـارامترشبكه آن توسط قانون براگ قابل محاسبه ميباشد:
λ= 2dsinθ (4)
3489198237603

2
2
2
h
k
l
+
+

2

2

2

h

k

l

+

+

2 (5) d =aپارامتر شبكه كاربيد تيتانيم در نمونه سنتز شده در دماي 1250 درجه سانتيگراد 318/4 آنگسترم و براي نمونه سنتز شده در دماي 1080 درجه سانتيگراد 317/4 آنگسترم است كه اختلاف زيادي با هم ندارند. در هر حال با استفاده از پارامتر شبكه به دست آمده و اطلاعات شكل (6) ملاحظه ميشود كه كاربيد توليدي استوكيومتري نبوده و به صورت 0.6TiC است؛ يعني مقدار كربن در شبكه كاربيد تيتانيم حدود 60 درصد اتمي است.
وجود پيك بسيار كوچك كربن در نمونه 4S نشان ميدهد غير استوكيومتري بودن كاربيد ناشي از كمبود كربن در سيستم نيست.

بررسيهاي ميكروسكوپي از نمونه سنتز احتراقـي شـده در دمـاي1250 درجه سانتيگراد ذرات ريز و كروي كاربيد تيتانيم (رنگ تيره) را كه به طـور مجـزا و يكنواخـت در زمينـه آهـن- كبالـت(رنگ روشن) پخش شده اند را نشان ميدهد. در حالي كه ذراتكاربيدي در نمونه سنتز شده در دماي 1080 درجه سانتيگراد بـهطور به هم چسبيده (آگلومره) در زمينه هـستند. همـانطور كـه درقسمتهاي قبل اشاره شد محصول سنتز احتراقي شده به دليل بالابــودن دمــا متخلخــل اســت كــه ايــن تخلخــلهــا در تــصاويرميكروسكوپي نيز به خوبي نشان داده شدهاند (شكل 7).
محصول احتراق در دماي 1250 درجه سانتيگراد مانت و سـپسميكروسختي آن اندازهگيري گرديد . ماكزيمم مقـدار سـختي بـه دست آمده از ايـن نمونـه 0.1HV 760 گـزارش شـد. ايـن مقـدارسختي از سختي تك تك مواد اوليه مصرفي بالاتر است كه خوددليلي بر تشكيل كاربيد تيتـانيم اسـت. از عوامـل مـؤثر بـر ميـزانسختي يـك كامپوزيـت درصـد تخلخـل اسـت. بنـابراين درصـد

شكل (6): منحني تغييرات پارامتر شبكه بر حسب ميزان كربن كاربيد تيتانيم [23].

تخلخل نمونه ها به وسيله قانون ارشميدس محاسبه گرديـد. رابطـهارشميدس به صورت زير تعريف شده است:
(6) P =

MM−−DS كه در اين



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید