جلسه دفاعیه پايان نامه براي دريافت درجه کارشناسي ارشد در رشته مهندسي مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد مهندسی

                                                                                                         عنوان:

 

توليد و مشخصه يابي كاربيد در سیستم (W,Ti)-Al-C نانو ساختار به روش آلياژسازي مكانيكي

 

استاد راهنما:

دکتر شهاب کاظمی

استاد مشاور:

دکتر اکبر حیدرپور

 

داوران:

دکتر اصفهانی

دکتر علم خواه

 

نگارش:

نصیر شاهین شمس آبادی

 

 

زمان:

دوشنبه 19 بهمن ماه 94، ساعت 14:00

مکان: آمفی تئاتر

کاربیدهای دوتایی سنتی به دلیل سختی و دمای ذوب بسیار بالا دارای کاربردهای فراوانی در صنعت می­باشند. این در حالی است که تحقیقات اخیر بر روی کاربیدهای سه­تایی موسوم به ترکیبات یا فازهای MAX موجب ارائه خواصی عالی و منحصر به فرد شده که برتری فراوانی نسبت به کاربیدهای دوتایی نشان می­دهد. همین موضوع اهمیت تولید کاربید در سیستم­های سه­تایی را مشخص می­کند. در این پژوهش از فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای تولید این ترکیبات در دو سیستم سه­تایی Ti-Al-C و W-Al-C به طور مجزا و نیز به صورت ترکیبی در سیستم (W,Ti)-Al-C استفاده گردید. به منظور مشخصه­یابی فازهای تشکیل شده پس از فرآیند آسیاب­کاری و عملیات حرارتی از آنالیز فازی توسط پراش پرتو ایکس (XRD) و همچنین میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) مجهز به طیف سنجی پراش انرژی (EDS) استفاده گردید. نتایج حاصل از آنالیز فازی در سیستم Ti-Al-C با نسبت­های استوکیومتری نشان داد که پس از 10 ساعت آسیاب­کاری ترکیب Ti₃AlC₂ و  TiC تشکیل می­گردد. تشکیل این ترکیبات به یک واکنش خود پیش رونده القا شده توسط فرآیندهای مکانیکی نسبت داده می­شود. آسیاب­کاری در سیستم Ti-Al-C با نسبت­های غیر استوکیومتری و با درصدهای مختلف آلومینیوم نیز نشان دهنده افزایش قابل ملاحظه خلوص ترکیب Ti₃AlC₂ و کاهش مقدار TiC در محصول نهایی آسیاب­کاری می­باشد. انجام عملیات حرارتی در این سیستم موجب تکمیل واکنش­های ناتمام شد که در نهایت منجر به افزایش خلوص ترکیب Ti₃AlC₂ گردید. در سیستم W-Al-C آسیاب­کاری پس از 20 ساعت موجب تشکیل کاربید نامطلوب W₂C به همراه (W,Al)C_1-x گردید. عملیات حرارتی نمونه­های آسیاب شده در این سیستم نشان دهنده تبدیل کاربید نامطلوب W₂C تولید شده در مرحله آسیاب­کاری به کاربید WC و همچنین خروج آلومینیوم از ترکیب (W,Al)C_1-x و تشکیل Al₂O₃ در دمای 1200 درجه سانتیگراد می­باشد. همچنین عملیات آسیاب­کاری در سیستم ترکیبی (W,Ti)-Al-C نیز با درصدهای مختلف تنگستن انجام گردید. نتایج نشان دهنده وقوع واکنش MSR در این سیستم پس از 10 ساعت با 12/0 درصد تنگستن بود. افزایش بیشتر مقدار تنگستن به میزان 25/0 درصد موجب باقی ماندن مقداری تنگستن واکنش نکرده در محصول آسیاب­کاری گردید. همچنین افزایش بیشتر مقدار تنگستن از وقوع واکنش بین محصولات پس از 10 ساعت آسیاب کاری جلوگیری کرد.

واژه­هاي کليدي: کاربید، فازهای MAX، آلیاژسازی مکانیکی، Ti₃AlC₂، واکنش MSR

Binary carbides are important high temperature hard materials with extremely high melting points, whereas recent investigations on ternary carbides called MAX phases shows more properties in comparison to binary carbides. The M_n+1AX_n, or MAX, phases are layered, hexagonal, early transition-metal carbides and nitrides, where n = 1, 2, or 3 ‘‘M’’ is an early transition metal, ‘‘A’’ is an A-group (mostly groups III and 1V) element, and ‘‘X’’ is C and/or N. Max phase recently has gained lots of attention because of metal and ceramic like properties. In this research we used mechanical alloying to synthesize these carbides in ternary systems including Ti-Al-C, W-Al-C and (W,Ti)-Al-C. The reaction path was investigated by X-Ray diffractometry (XRD). The microstructure of powders after milling and heat treatment was investigated by scanning electron microscope (SEM) and field emission scanning electron microscope (FESEM) equipped with energy-dispersive spectroscopy (EDS). The results showed that in Ti-Al-C with stoichiometric ratios, Ti₃AlC₂ and TiC after 10 hours milling formed. It is believed that a mechanically induced self-propagating reaction (MSR) was triggered to form Ti₃AlC₂ and TiC during high-energy ball milling process. Milling with nonstoichiometric ratios by adding more Al in Ti-Al-C cause to increase the content of Ti₃AlC₂ significantly. Also heat treatment in this system cause to complete the incomplete reactions during milling process and increase the content of Ti₃AlC₂. Milling in W-Al-C system after 20 hours cause to form undesirable carbie namely W₂C with (W,Al)C_1-x. Also after heat treating the semistable compounds synthesized at milling stage transferred to more stable compounds including WC and Al₂O₃. Also milling in (W,Ti)-Al-C system with different W content were done. The results showed that MSR reaction occurred after 10 hours milling with 0.12 W. Adding more W to 0.25 in this system cause to remain a little elemental W in final product of milling. Adding more W to 0.5 in this system prevent the doing reaction after 10 hours milling.

Key Words: Carbide, MAX phases, Mechanical alloying, Ti₃AlC₂, MSR reaction

مشخصات فردی

نام و نام خانوادگی: نصیر شاهین شمس آبادی

تلفن: 09132839233

ایمیل: nasir.shahin22@gmail.com

متولد: 1369

سوابق تحصیلی

کارشناسی: دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد

رشته تحصیلی: مهندسی مواد، گرایش متالورژی استخراجی

معدل: 88/15

عنوان پایان نامه: اصول طراحی، تولید و بازرسی مخازن تحت فشار

کارشناسی ارشد: دانشگاه بوعلی سینا

رشته تحصیلی: مهندسی مواد، گرایش شناسایی و انتخاب مواد مهندسی

معدل: 71/17

عنوان پایان نامه: تولید و مشخصه یابی کاربید در سیستم (W,Ti)-Al-C نانو ساختار به روش آلیاژسازی مکانیکی

مقالات مستخرج از پایان نامه

1- Mechanochemical Synthesis Mechanism of Ti₃AlC₂ MAX Phase from Elemental Powders of Ti, Al and C.

2- Mechanism of in situ fabrication of WC-Al₂O₃ by High Energy Reactive Milling and Subsequent Heat Treatment.

3- سنتز ترکیب Ti₃SiC₂ با ساختار فازی MAX توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی با آسیا‌کاری پودرهای اولیه Ti، Si و C.

4- تاثیر عملیات حرارتی بر ترکیب Ti₃AlC₂ با ساختار فازی MAX تولید شده به روش آلیاژسازی مکانیکی.

5- ارائه پوستر در هفته پژوهش با عنوان تولید و مشخصه یابی کاربید در سیستم Al-W-C نانوساختار به روش آلیاژسازی مکانیکی.

سایر مقالات

1- ساخت و مشخصه یابی کامپوزیت سطحی آلومینیم 5083 با میکروذرات کاربید سیلیسیم توسط فرآوری اصطکاکی اغتشاشی.

2- تولید و مشخصه یابی کامپوزیت سطحی آلومینیم 7075 با ذرات آلومینا توسط فرآوری اصطکاکی اغتشاشی.

3- بررسي اثر نانوذرات TiO₂ بر ريزساختار و خواص حاصل از جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي آلومينيم 5083‍-H321.

4- جوشکاری غیر همجنس آلیاژهای آلومینیم 2024 و 7075 با فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی.

5- تولید و مشخصه­یابی کامپوزیت آلومینیم A356 تقویت­شده با ذرات Ti₃AlC₂ به روش ریخته­گری گردابی.

مهارت های نرم افزاری

نرم افزار Solid Works

نرم افزار X Pert High Score

نرم افزار Image J

نرم افزار Digimizer

نرم افزار HSE

دارای مدارک بین المللی بازرسی جوش ASNT از جمله

بازرسی چشمی VT

بازرسی با مایعات نافذ PT

بازرسی التراسونیک UT