جلد 4 شماره 3 آذر 69 صص -303 310 نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری کامپوزیت http://jstc.iust.ac.ir تولید و بررسی تشکیل فازها در کامپوزیت درجای ) b Al/(Al 2 O 3 +Al x V y +Al a Ni *2 1 فاطمه میرعرب شاهی علیرضا مشرقی 1- دا ج ی واسؿ اػی اسؿذ ه ذػی هؼذى هتال سطی دا گا یضد یضد 2- دا یاس ه ذػی هؼذى هتال سطی دا گا یضد یضد *یضد ك ذ قپؼتی 741-89185 amashreghi@yazd.ac.ir b) Al/(Al 2O 3+Al xv y+al ani ت س ؽ فؼال ػاصی هىا یىی- حشاستی دس ػیؼتن Al,V 2O 5,NiO ه سد اطالعات مقاله دسیافت: 29/6/22 پزیشؽ: 29/11/20 کلیدواشگان: واهپ صیت دسجا تم یت و ذ تشویثات تیي فلضی ػشاهیىی ػ تض احتشالی چکیده دس ایي پظ ؾ ت لیذ واهپ صیت هطالؼ لشاس گشفت. تذیي ه ظ س هخل ط پ دس ای Al,V 2O 5,NiO تا د ؼثت ص ی هختلف 5-7.9NiO( : Al- : Al-18.9 V 2O 13.3V( 2O 5-5.6NiO تحت آػیاواسی ػپغ تشاون لشاس گشفت ذ. ج ت تشسػی دها ای ل ع تح الت فاصی اص آ الیض حشاستی افتشالی اػتفاد ؿذ. و ای خام تا ت ج ت دهای پیه او ؾ ا دس آ الیض حشاستی افتشالی تفج ؿی ؿذ ذ. و ای خام دس دها ای 950 770 725 دسج ػا تیگشاد و ای خام دس دها ای 960 830 725 دسج ػا تیگشاد حشاست داد ؿذ ذ. تایج آ الیض XRD تشسػی سیضػاختاسی پغ اص تفج ؿی و ا دس دهای 960 اى داد و فاص ای Al 3V,Al 23V 4,α-Al 2O 3,Al 2V 3 دس ش د و ت ػ اى تم یت و ذ تىیل ؿذ اػت. تا ایي تفا ت و دس و P 0 فاص AlNi دس و فاص Al 4Ni 3 ج د داسد. تشسػی ای ػختی چگالی یض اى د ذ افضایؾ ایي د پاساهتش تا افضایؾ دسج حشاست پخت افضایؾ دسكذ تم یت و ذ هیتاؿذ. همادیش ػختی چگالی دس و ؼثت ت ت دلیل ج د تشویثات تیي فلضی تیتش تیتش هیتاؿذ. Fabrication and phases study in Al/ (Al 2 O 3 +Al x V y +Al a Ni b ) in situ composite Fateme Mirarabshahi, Alireza Mashreghi * Department of Mineral and Material Engineering, Yazd University, Yazd, Iran * P.O.B. 741-89195 Yazd, Iran, amashreghi@yazd.ac.ir Keywords In-Situ Composite Reinforcement Intermetallic and ceramic compounds Combustion Synthesis Abstract In present study, production of Al/(Al 2O 3+Al xv y+al ani b) composite in Al-V 2O 5-NiO system with thermomechanical activation method has been investigated. For this purpose, the mixing of Al, V 2O 5 and NiO powders with two different weight fraction (: Al-18.9 V 2O 5-7.9NiO, : Al-13.3V 2O 5-5.6NiO) were grinded and densification was occurred. Differential thermal analysis method was used to investigation of phase transitions. Heat treatments was conducted on the raw comperest silenderical samples due to the peak temperature of the reactions, raw samples heated at temperatures of 725,770 and 950 C and raw samples at temperatures of 725, 830 and 960 C. XRD analysis and the microstructure of the sintered samples at temperature of 960 showed that the phases Al 3V, Al 23V 4, α-al 2O 3, Al 2V 3 in both sample as reinforcement is formed.in this temperature. The difference between and samples is that in the, AlNi phase and in Al 4Ni 3 phase formed. Studies also show that by increasing temperature we have increase in the hardness and density. In, hardness and density values in this sample where much more than of. 2 1 فلضی تخل ف واهپ صیت ای صهی آل هی ی م طی د د گزؿت تؼیاس ه سد ت ج لشاس گشفت اػت ]2-1[. تشویثاتی و دس صهی آل هی ی م ت ػ اى تم یت و ذ اػتفاد هیؿ ذ هؼو ال تشویثات اوؼیذی واستیذی یتشیذی یا تیيفلضی ا ؼت ذ. ه وتشیي هىل ایي گ واهپ صیت ا فمذاى پی ذ ای ه اػة دس فلل هتشن صهی تم یت و ذ اػت. تشخی تم یت و ذ ا هؼو ال تطاتك خ تی تا صهی فلضی ذاس ذ و تاػث پی ذ ای ضؼیف دس فلل هتشن دس ایت وا ؾ خ اف هىا یىی افضایؾ حؼاػیت ت خ سدگی 1- مقدمه دس واهپ صیت ای صهی فلضی گؼتش ػیؼی اص فلضات آلیاط ا ها ذ آلیاط ای آل هی ی م آلیاط ای هغ چذى ف الد آلیاط ای ه یضین ػ پشآلیاط ای پای یىل آلیاط ای تیتا ی م آلیاط ای س ی غیش واستشد داس ذ. اػتحىام ػختی ػایش خ اف هىا یىی آل هی ی م ؼثت ت فلضاتی چ ى آ ي یىل تیتا ی م ضؼیفتش هیتاؿذ. لزا اص آل هی ی م كشفا ت ك ست آلیاطی یا صهی واهپ صیت یا اص تشویثی اص ایي د اػتفاد هیؿ د تا اص خ اف هىا یىی ت تشی تشخ سداس تاؿذ. تش ویي اػاع واهپ صیت ای صهی 1 Metal matrix composite(mmc) 2 Aluminium matrix composite(amc) Please cite this article using: برای ارجاع به ایه مقاله از عبارت زیر استفاده ومایید: Mirarabshahi, F. and Mashreghi, A., Fabrication and phases study in Al/(Al 2O 3+Al xv y+al ani b) in situ composite, In Persian, Journal of Science and Technology of Composites, Vol. 4, No. 3, pp. 303-310, 2017.
فاص Al 3 V سا ت ك ست دسجا ت لیذ وشد. دس ایي تحمیك اثش تغییش دهای هزاب هیؿ د. افض دى تشویثات تیي فلضی ت ػ اى تم یت و ذ ت ػلت ػختی تؼیاس تاالی آ ا لاتلیت ػاصگاسیؿاى هفیذ اػت. وچ یي هما هت ت خ سدگی سفتاس ػایی یض ت ث د هییاتذ و توام ایي پذیذ ا هشت ط ت فلل هتشن صهی تم یت و ذ اػت ]3[. واهپ صیت ای ت لیذ ؿذ ت س ؽ دسجا دػت جذیذی اص واهپ صیت ا ؼت ذ و اص پایذاسی ؿیویایی تاالیی تشخ سداس ت د تشای واستشد ای پیشفت ػاص ای ػایؾ تؼیاس ه اػة هیتاؿ ذ] 10-4 [. دس ایي س ؽ رسات فاص ای تم یت و ذ ت ػط او ؾ ای ؿیویایی ت لیذ هیؿ د. واهپ صیت ای دسجا ؼثت ت غیشدسجا هضایای جزاتی داس ذ و ػثاست ذ اص: پایذاسی تشه دی اهیىی تم یت و ذ ا و ه جش ت افت ووتش خ اف هىا یىی دس دها ای تاال هیگشدد. تویض ت دى فلل هتشن صهی تا تم یت و ذ ا و ػثة ت ث د اػتحىام فلل هتشن هیؿ د. سیض ت دى پشاو ذگی یى اخت رسات تم یت و ذ و ه جش ت خ اف هىا یىی تشتش دس ایي ع واهپ صیت هیؿ د. ػال تش ایي فشآی ذ دسجا اص لحاظ ج ث ای التلادی یه س ؽ همش ى ت كشف اػت ت اتشایي هضایای لاتل ت ج ی سا ج ت ت لیذ ه اد واهپ صیتی اسائ هید ذ] 11 [. س ؽ ای هتفا تی تشای ت لیذ واهپ صیت ت س ؽ دسجا اػتفاد هیؿ د و هیت اى ت یىی اص آ ا فشآی ذ ػ تض احتشالی اػت. فشآی ذ ػ تض احتشالی و تشاػاع خاكیت او ؾ ای گشهاصا ػول هیو ذ س ؿی جذیذ التلادی جالة ج ت ت لیذ هحذ د ػیؼی اص ه اد ظیش ػشاهیه ای پیشفت تشویثات تیي فلضی واهپ صیت ا هیتاؿذ] 17-12 [. تا ت حال واهپ صیت ای دسجای آل هی ی هی تا رسات تم یت و ذ تؼیاسی اص جول TiO 2 Ni 2 Al 3 Al 3 V Al 3 Zr Al 2 O 3 ت س ؽ ای هتؼذد ت ك ست دسجا ت لیذ ؿذ ا ذ و شوذام خ اف یظگی ای خاف خ د سا داؿت ا ذ. تشویثات آل هی ات یىل اص جول تشویثاتی ؼت ذ و ت دلیل مط ر ب تاال دا ؼیت ؼثتا پاییي اػتحىام تاال وچ یي هما هت ت خ سدگی اوؼیذاػی ى تاال هطشح ؼت ذ. ا لیي پظ ؾ دس صهی ت لیذ تشویثات 1 آل هی ات یىل ت ػط ای ا وىاسا ؾ ا جام ؿذ. و ت ػط آلیاطػاصی هىا یىی فاص NiAl تا آصادػاصی ا شطی رخیش ؿذ حیي آػیاواسی ت لیذ ؿذ] 18 [. دس تحمیمی دیگش ا سی وىاسا ؾ اص آػیاواسی هخل ط پ دسیAl Ni NiO دس هذت صهاى ای آػیاواسی هتفا ت فاص NiAl Al 2 O 3 سا تذػت آ سد ذ. دس ایي تحمیك اثش هذت صهاى آػیاواسی تش ا ذاص فاص ای تىیل ؿذ تشسػی ؿذ دیذ ؿذ و تا افضایؾ هذت صهاى آػیاواسی ا ذاص رسات تىیل ؿذ وا ؾ یافت اػت] 19 [. واهپ صیت ت لیذ ؿذ اص V Al داسای خل كیاتی اص جول فاص ای تیي فلضی پایذاس تا ػاختاس تتشاگ ال داوتیلیت ون هیتاؿ ذ. دس پظ ی یضدیاى وىاسا ؾ فاص Al 3 V سا تا اػتفاد اص آػیاواسی پ دس V 2 O 5 Al ت لیذ وشد ذ. دس ایي تحمیك اثش صهاى آػیاواسی سا تش هیضاى فاص Al 3 V ا ذاص رسات ایي فاص تشسػی وشد ذ. آ ا تا افضایؾ صهاى آػیاواسی فاص Al 3 V سیضتشی سا ت دػت آ سد ذ] 20 [. 2 دس پظ ی دیگش ػثذ ال اكش وىاسا ؾ تا آػیاواسی پ دس ای Al آل هی ی م وچ یي دسكذ ا ادی م دس هخل ط پ دسی سا تشسػی وشد ذ هت ج ؿذ ذ و دها ای تاالی هزاب آل هی ی م تاػث تىیل اوؼیذ آل هی ی م ؿذ هیضاى فاص Al 3 V ووتش هیؿ د. وچ یي آ ا دسیافت ذ و شچ دسكذ ا ادی م دس هخل ط پ دسی آػیا ؿذ افضایؾ یاتذ هیضاى فاص Al 3 V ػختی و ای ت لیذی یض افضایؾ هییاتذ] 21 [. آل هی ی م خالق ت ا ت س ؽ واسػختی هیت ا ذ افضایؾ اػتحىام پیذا و ذ لی اػتفاد اص ایي س ؽ فمط هخل ف لطؼات واسپزیش اػت. یىی اص س ؿ ایی و هیت ا ذ تاػث افضایؾ اػتحىام آل هی ی م ؿ د ت لیذ واهپ صیت آل هی ی م هیتاؿذ و دس ایي حالت آل هی ی م ت ػیل رسات ػخت اوؼیذی واستیذی یا تشویثات تیي فلضی اػتحىام هییاتذ. دس ایي پظ ؾ ػؼی ؿذ اػت واهپ صیت Al 2 O 3 +Al x V y +Al a Ni b ت لیذ ضوي تشسػی خ اف آى تىیل فاص ا دس آى یض تشسػی گشدد. ضو ا واهپ صیت آل هی ین تا فاص ای ف ق تاو ى گضاسؽ ذ اػت. -2 مواد و روش تحقیق ج ت ت لیذ واهپ صیت Al 3 V/Al 2 O 3 /Al 3 Ni 2 پ دس ای آل هی ی م )تا خل ف 99.5 دسكذ هیا گیي ا ذاص رسات 45 هیىش ى( اوؼیذ ا ادی م )تا خل ف 99.2 دسكذ هیا گیي ا ذاص رسات 120 هیىش ى( ت وشا اوؼیذ یىل )تا خل ف 99.5 دسكذ تا هیا گیي ا ذاص رسات 20 هیىش ى( ت ػ اى ه اد خام ه سد اػتفاد لشاس گشفت. ت ه ظ س ایجاد یه هخل ط وگي فؼالػاصی ؿذ پ دس ا هطاتك تا ساتط )1( دس آػیای گل ل ای ػیاس ای تا هحفظ تفل ی گل ل ای ف الدی تا لطش 20 هیلیوتش تحت گاص آسگ ى ت هذت صهاى یه ػاػت آػیاواسی ؿذ ذ. ا تظاس هیس د و دس تشویثات ف ق او ؾ ( ) Al 2 O 3 AlNi تىیل ؿ ذ. )1( ا جام ؿذ فاص ای Al 3 V )1( دس ایي پظ ؾ دس ساػتای تشسػی وؼش حجوی رسات تش خ اف فیضیىی هىا یىی اص د تشویة 15= 0 30 = P اػتفاد ؿذ اػت و دسكذ ص ی فاص ا تل ست صیش هی تاؿذ =15(Al- 18.9 V 2 O 5-7.9NiO) NiO) =30(Al- 13.3 V 2 O 5-5.6 اػتفاد ؿذ اػت. دس طی آػیاواسی ؼثت ص ی گل ل ت پ دس 4 ت 1 ػشػت د سا ی 250 د س تش دلیم دس ظش گشفت ؿذ ]23,22[. پاساهتش ای ه ثش دس فشآی ذ آػیاواسی )صهاى آػیاواسی ؼثت گل ل ت پ دس ا ذاص گل ل ا ػشػت هحفظ آػیاواسی غیش ( ت گ ای ا تخاب گشدیذ تا اص ا جام او ؾ احتشاق دس هحفظ آػیا جل گیشی ت ػول آیذ تا تاثیش دها دس هشاحل هختلف تىیل ایي واهپ صیت تشسػی گشدد. ج ت تشسػی دها ای اػتحال پیؾ تی ی دهای او ؾ ا آصه ى آ الیضحشاستی تا اػتفاد اص دػتگا BAHR Thermoanalyse )هذل )STA504 اص دهای هحیط تا دهای حذ د 1200 تحت گاص آسگ ى ػشػت گشم وشدى /min 10 تش س ی همذاسی پ دس آػیاواسی ؿذ ت صى 100 هیلی گشم ا جام ؿذ. هخل ط پ دس ت دػت آهذ اص آػیاواسی تحت فاس 300 هگاپاػىال هتشاون ؿذ تا و ای اػت ا ای تا لطش 12 ضخاهت 5 هیلیوتش ػاخت ؿ د. و ای خام تؼذ اص پشع ػشد دس و س ل ل ای تحت اتوؼفش آسگ ى تا ػشػت /min 10 تا دهای ه سد آصهایؾ گشم ؿذ ذ ت هذت 20 دلیم دس آى دها گ ذاسی ؿذ ذ., 5 V 2 O ت هذت 6 ػاػت اضاف وشدى هخل ط پ دسی ت هزاب آل هی ی م 1 Ivanov 2 Abdel-Nasser
Fig. 2 differential thermal analysis for sample تغییشات فاصی و ا پغ اص حشاست دادى دس دها ای هختلف تا اػتفاد اص دػتگا پشاؽ پشت ایىغ)هذل )Philips PW3040 هج ض ت ت لیذ و ذ پشت Cu-kα تا لتاط ؿتاب د ذ 40KV جشیاى 20mA تشسػی ؿذ. ایي آ الیض تا گام 0.02 دسج صهاى گ ذاسی 1 ثا ی دس ش گام دس گؼتش تفشق اص صا ی 10 تا 80 دسج تشسػی ؿذ. وچ یي سیضػاختاس و ا یض تا هیىش ػى ج ای سی الىتش ی س تی)هذل ))2013( Phenom pro X هج ض ت آ الیضگش تفىیه ا شطی) EDS ( دس لتاط 15Kv ه سد تشسػی لشاس گشفت. آصه ى ػختی ػ جی ت س ؽ یىشص تا یش ی اػوالی 10 ویل گشم اص هیا گیي 6 ا ذاص گیشی تشای ش و ت ػط دػتگا Instron wolpert تؼییي گشدیذ. چگالی و ا ت س ؽ اسؿویذع هطاتك تا اػتا ذاسد ASTM C373 ا ذاص گیشی ؿذ] 24 [. -3 وتایج و بحث 1-3- مکاویسم تولید خام ه ح ی آ الیض حشاستی افتشالی) DTA ( ت دػت آهذ اص حشاست د ی و ت تشتیة تا دها ای 1250 1050 دسج ػا تیگشاد دس ؿىل ای 2 1 دیذ هیؿ د. دس ؿىل 2 پ ج پیه گشهاصا دس دها ای 600 882 820 711 626 دسج ػا تیگشاد وچ یي یه پیه گشهاگیش دس دهای 665 دسج ػا تیگشاد دیذ هیؿ د. دس ؿىل 2 ه ح ی داسای پ ج پیه گشهاصا دس دها ای 948 821 767 688 644 دسج ػا تیگشاد د پیه گشهاگیش دس دها ای 710 667 دسج ػا تیگشاد هیتاؿذ. ج د پیه ای گشهاصا تیا گش ل ع او ؾ ای هتؼذد تىیل فاص ا تشویثات هیا ی ا تمالی دس حیي تح الت ػاختاسی ایي واهپ صیت اػت. ا لیي پیه گشهاگیش دس د و داس سا تا ت ج ت هخلات فیضیىی هخل ط ا وچ یي پظ ؾ ای هات ه سد تشسػی هیت اى ت ر ب آل هی ی م ]25[ ر ب اوؼیذ ا ادی م تالی ها ذ تؼذ اص د او ؾ گشهاصای لثل ؼثت داد. مط ر ب آل هی ی م 660 مط ر ب اوؼیذ ا ادی م 670 دسج ػا تیگشاد هیتاؿذ] 26 [. د هیي پیه گشهاگیش دس شد و داس هشت ط ت ر ب یىی اص تشویثات تیي فلضی هیتاؿذ و دس اداه تحث هیؿ د. دس ش د ؿىل 2 1 یه س ذ افضایی دس ساػتای گشهاصایی دیذ هیؿ د. لزا ا تظاس هیس د دس طی گشم ؿذى یه او ؾ پی ػت گشهاصا سخ د ذ. ؿىل 3 هشت ط ت الگ ی پشاؽ پشت ی ایىغ تشای و آػیاواسی ؿذ وچ یي و ای تفج ؿی ؿذ آى دس دها ای هختلف هیتاؿذ. جذ ل 1 هخق و ذ توام فاص ای ها ذ ؿذ دس و تفج ؿی دس دها ای هختلف هیتاؿذ. شکل 1 آ الیض حشاستی افتشالی و پغ اص شکل 2 آ الیض حشاستی افتشالی و ؿىل A-3 الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ و پغ اص آػیاواسی سا اى هید ذ. ایي پشاؽ اى هید ذ و یچ فاصی دس حیي آػیاواسی تىیل ذ اػت و دلیل آى هیت ا ذ پاساهتش ای اتؼت ت آػیاواسی ها ذ صهاى آػیاواسی ع آػیا ػشػت د سا ی ؼثت ص ی گل ل ت پ دس دسكذ ؼثی او ؾ د ذ ا غیش تاؿذ. فشآی ذ آػیاواسی ج ت وگي وشدى پ دس فؼال ػاصی هخل ط پ دس ای او ؾ د ذ ك ست گشفت. لزا یچ او ی تحت ؿشایط آػیاواسی سخ ذاد دلیل آى ن همذاس ا شطی ون ا تمال یافت ت رسات پ دس ت ػلت و چه ت دى ا شطی ج ثی گل ل ا لثل اص تشخ سد اػت. دس ؿىل B-3 الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ و پغ اص حشاست دادى دس دهای 725 دسج ػا تیگشاد سا اى هید ذ. دس آ الیض حشاستی افتشالی ػ پیه گشهاصا دس دسج حشاست ای 711 626 600 دسج ػا تیگشاد دیذ هیؿ د. پیه ها ذ ؿذ دس دهای 626 600 دسج ػا تیگشاد ت تشتیة هشت ط ت تىیل فاص ای NiV 2 O 6 Ni 2 V 2 O 7 هیتاؿذ] 27 [. و ایي د فاص طی او ؾ )2( )3( ایجاد هیؿ ذ. دسج حشاست 711 دسج ػا تیگشاد هشت ط ت ا جام او ؾ ای )4( )5( تىیل فاص Al 3 Ni 2 هیتاؿذ. دس ؿىل 3-B فاص ای V 2 O 3,γ-Al 2 O 3,Al 3 Ni 2 ػال تش Al دیذ هیؿ د. دس ایي ؿىل ؿذت پیه هشت ط ت آل هی ی م ت دلیل ا جام او ؾ ای )4( )5( تىیل تشویثات تیي فلضی آل هی ی م یىل اوؼیذ آل هی ی م ووتش ؿذ اػت. )2( )3( )4( )5( دس ؿىل C-3 الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ و )6( پغ اص حشاست دادى دس دهای 770 دسج ػا تیگشاد دیذ هیؿ د. دس ایي ؿىل فاص ای دهای لثلی ج د داسد ت جض ای ى ت جای فاص Al 4 Ni 3 Al 3 Ni 2 تىیل ؿذ اػت. ایي فاص هیت ا ذ هطاتك او ؾ )6( ایجاد ؿذ تاؿذ. دس ایي دسج حشاست ؿذت پیه ای هشت ط ت فاص V 2 O 3 ؼثت ت دهای لثل تغییشی ىشد اػت. هیت اى هت ج ؿذ و ا جام احیای اوؼیذ ا ادی م ( 5 )V 2 O تىیل فاص V 2 O 3 ت ط س واهل ك ست گشفت اوؼیذ ا ادی م داسای ا ذاص تمشیثا یىؼا ی ت د تواها ت V 2 O 3 دس دهای 725 دسج ػا تیگشاد تثذیل ؿذ اػت. دس ایي دها ت دلیل ا جام او ؾ )6( ا ال ؿذت پیه هشت ط ت آل هی ی م تیتش ؿذ ثا یا ؿذت د فاص Al 3 Ni 2 Fig. 1 differential thermal analysis for sample
جدول 1 فاص ای ها ذ ؿذ پغ اص حشاست دادى و دس دسج حشاست ای هختلف Table 1 Different phases of after heating in different degree Al 4 Ni 3 یىؼاى ثالثا ؿذت پیه اوؼیذ آل هی ی م ؼثت ت دهای لثل یض یىؼاى هیتاؿذ. الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ و پغ اص حشاست دادى دس دهای 950 دسج ػا تیگشاد دس ؿىل D-3 تا فاص ای,Al 2 O 3 Al Al 3 V,AlV 3,AlNi,Al 23V 4 دیذ هیؿ د. دس آ الیض حشاستی افتشالی و د پیه گشهاصا تؼذ اص دسج حشاست 770 دسج ػا تیگشاد دیذ هیؿ د و دس 882 820 دسج ػا تیگشاد الغ ؿذ اػت. ت ظش هی سػذ پیه گشهاصای ها ذ ؿذ دس دهای 820 هشت ط ت تىیل فاص Al 4 Ni 3 تاؿذ و همذاسی اص ایي فاص دس دسج حشاست 770 دسج ػا تیگشاد تىیل ؿذ اػت. دس آ الیض حشاستی افتشالی ایي و دس ؿىل 1 دیذ هیؿ د و تىیل ایي فاص اص دهای 745 دسج ػا تیگشاد ؿش ع ؿذ دس دهای 820 دسج ػا تیگشاد ت هیضاى حذاوثش خ د سػیذ اػت هیضاى گشهای تیتشی سا دس ایي دها آصاد وشد اػت. الثت دس ؿىل D-3 فاص ای Al 3 V,AlNi,AlV 3,Al 23 V 4 یض دیذ هیؿ د و د پیه گشهاصای ها ذ ؿذ دس دها ای 882 820 دسج ػا تیگشاد هوىي اػت تشای تىیل یىی اص ایي فاص ا یا چ ذ فاص تا ن تاؿذ. ت ظش هی سػذ او ؾ تىیل فاص Al 4 Ni 3 دس ایي دها ا واهل ؿذ تاؿذ. )7( )8( تح ل تثذیل فاص γ Al 2 O 3 ت فاص α Al 2 O 3 پی ػت ت د دس دهای 950 دسج ػا تیگشاد لاتل تخیق هیتاؿذ. فاص α Al 2 O 3 و تا ام و سا ذ م یض ؿ اخت هیؿ د پایذاستشیي ؿىل آل تش پیه اص اوؼیذ ای آل هی ی م هیتاؿذ. γ Al 2 O 3 دس دها ای پاییي ساحتتش اص α Al 2 O 3 ؿىل هیگیشد و ػلت آى سا هیت اى ت ػاختاس وشیؼتالی هىؼثی تا پاساهتش ؿثى 7/9 آ گؼتش م ایي فاص ؼثت داد ]28[. 3 γ Al 2 O ت ػ اى یه فاص ا تمالی اوؼیذ آل هی ی م اپایذاس اػت ت ساحتی دس دها ای ضدیه 1000 دسج ػا تیگشاد ت α Al 2 O 3 تثذیل هیؿ د. اها ت ػلت ها یت گشهاصای او ؾ آل هی ی م تا اوؼیذ ای ا ادی م اػتحال γ ت α دس دهای پاییيتش یض ا جام ؿذ اػت. ؿىل 4 هشت ط ت الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ تشای و تؼذ اص آػیاواسی وچ یي و ای تفج ؿی ؿذ دس دها ای روش ؿذ سا اى هید ذ. دسج حشات پخت) ( پغ اص آػیاواسی فاص ای تیي فلضی ها ذ ؿذ Al + V 2O 5 + NiO Al + V 2O 3 + Al 3Ni 2 + γ-al 2O 3 Al + V 2O 3 + Al 4Ni 3 + γ-al 2O 3 Al + Al 3V + Al 2V 3 + Al 23V 4 + AlNi + α- Al 2O 3 725 780 950 وچ یي جذ ل 2 توام فاص ای تیي فلضی پغ اص تفج ؿی و ای سا اى هید ذ. ؿىل A-4 الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ و پغ اص آػیاواسی سا اى هید ذ. وا ذ ؿىل A-3 یچ فاصی دس طی آػیاواسی تىیل ذ اػت. دهای دس ؿىل B 4 الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ و پغ اص حشاست دادى دس 725 دسج ػا تیگشاد دیذ هیؿ د. دس ایي ؿىل فاص ای Al AlV 3,AlNi 3,γ-Al 2 O 3 دیذ هیؿ ذ. دس آ الیض حشاستی افتشالی تشای ایي و د پیه گشهاصا یه پیه گشهاگیش ت تشتیة دس دها ای 644 667 688 دسج ػا تیگشاد دیذ هیؿ د و پیه ای گشهاصا هشت ط ت تىیل تشویثات تیي فلضی AlV 3 AlNi 3 ت د پیه گشهاگیش ت دلیل ر ب آل هی ی م اوؼیذ ا ادی م هیتاؿذ. دس ایي دسج حشاست د او ؾ )9( )10( ا جام هیؿ د. (9) (10) دس ایي و د اوؼیذ یىل ا ادی م ت ط س واهل احیا ؿذ فاص ای تیي فلضی AlNi 3 AlV 3 تىیل هیؿ ذ. ؿذت پیه آل هی ی م ؼثت ت ؿىل A-5 ووتش ؿذ اػت و ت دلیل ا جام او ؾ ای )9( )10( هیتاؿذ. دس و داس آ الیض حشاستی افتشالی دس دسج حشاست دسج 710 ػا تیگشاد دیذ هیؿ د و ت ا تش تشسػی ای ا جام ؿذ مط ر ب ایي فاص ا هشت ط ت ر ب AlV 3 هیتاؿذ. Fig. 4 XRD diagram of sample heating in different temperature شکل 4 الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ و پغ اص حشاست دادى دس دها ای هختلف Fig. 3 diagram of XRD analysis for in different degrees شکل 3 الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ و پغ اص حشاست دادى دس دسج حشاست ای هختلف دس ایي و دس حذ د دهای 600 دسج ػا تیگشاد وا ذ و فاص NiV 2 O 6,Ni 2 V 2 O 7 ج د ذاسد و ت دلیل داؿتي آل هی ی م اضافی هیتاؿذ و فاص ووپلىؼی اص اوؼیذ ا تىیل ویؿ د.
الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ و پغ اص حشاست دادى دس دهای 830 دسج ػا تیگشاد دس ؿىل 4 C تا فاص ای αal 2 O 3 Al 2 V 3 Al 3 V Al 4 Ni 3 Al دیذ هیؿ د. دس ایي ؿىل د فاص تیي فلضی AlV 3 AlNi 3 ت فاص ای Al 2 V 3 Al 3 V Al 4 Ni 3 طی او ؾ ای )11( )12( تثذیل ؿذ ا ذ و ت دلیل دسج حشاست تاالتش دس تیج ؿذت ف ر تیتش آل هی ی م ت داخل فاص ای لثلی ه جة تىیل فاص جذیذ تا هیضاى آل هی ی م تیتش هیؿ د. (11) (12) دس آ الیض حشاستی افتشالی و ػ پیه گشهاصا دس دها ای 767 821 806 دسج ػا تیگشاد دیذ هیؿ د و ت دلیل تىیل تشویثات تیي فلضی روش ؿذ هیتاؿذ. دس ایي ؿىل تح ل تثذیل فاص γ Al 2 O 3 ت فاص α Al 2 O 3 اتفاق هیافتذ و تح لی پی ػت ت د دس دهای 830 دسج ػا تیگشاد لاتل تخیق هیتاؿذ. دس ؿىل D 4 الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ و P1 پغ اص حشاست دادى دس دسج حشاست 260 دسج ػا تیگشاد دیذ هیؿ د. دس ؿىل D 4 فاص ای Al, Al 3 V, α-al 2 O 3, Al 2 V 3, Al 4 Ni 3, Al 23 V 4 دیذ هیؿ د ت ا فاص Al 23 V 4 ت ػیل ا جام او ؾ )13( اص فاص Al 3 V تىیل هیؿ د. دس ایي ؿىل ؿذت فاص Al 3 V آل هی ی م ووتش ؿذ اػت دیگش فاص ا داسای ؿذت یىؼا ی تا دسج حشاست لثل هیتاؿ ذ. فشا ن ؿذ ت دلیل وا ؾ ا شطی ػطحی ت فشم هیل ای دس ى صهی تىیل ؿذ ا ذ. فاص ای هخق ؿذ پغ اص آ الیض EDS دس جذ ل 3 دیذ هیؿ د. وی ط سو دس آ الیض EDS اص ایي تل یش هخق اػت صهی داسای ػاختاس ه سد ظش اوؼیذ آل هی ی م تشویثات تیي فلضی ه سد ظش دس ایي دها وا ذ پیه ای اى داد ؿذ دس الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ فاص ای Al 3 V AlV 3 AlNi Al 23 V 4 هیتاؿذ. ت دلیل ای ى آل هی ی م ت ك ست هزاب دس توام و پخؾ ؿذ اػت دسكذ ای آ الیض EDS دس جذ ل 3 و اس همذاسی آل هی ی م تیتش اص دسكذ فاص ه سد ظش سا اى هید ذ. دیذ هیؿ د ماط 4 1 داسای س گی هات ؼت ذ و ت دلیل یىؼاى ت دى ػذد اتوی آ ا هیتاؿذ. ب- ومووه P: 1 دس ؿىل 7 تل یش هیىش ػى ج الىتش ی س تی دیذ هیؿ د. دس ایي تل یش وا ذ ؿىل 8 ػ احی خاوؼتشی ػفیذ ػیا دیذ هیؿ د. دس ى احی خاوؼتشی فاص ای تؼیاس سیض تیي فلضی تا س گ ػفیذ هخق ؿذ ا ذ ت ػال دس ى احی ػفیذ یض فاص ایی ت ك ست هیل ای تا س گ ػفیذتش اص صهی هخق هیؿ ذ فاص هیل ای واى فاص Al 23 V 4 هیتاؿذ و دس الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ پغ اص حشاست دادى و تا دسج حشاست 960 دسج ػا تیگشاد دیذ ؿذ اػت ایي فاص دس ى فاص تیي فلضی Al 2 V 3 تىیل ؿذ اػت. فاص ای ها ذ ؿذ پغ اص آ الیض EDS دس جذ ل 4 دیذ هیؿ د. (13) جدول 2 فاص ای تیي فلضی ها ذ ؿذ دس و پغ اص حشاست دادى دس دسج حشاست ای هختلف Table 2 Intermetallic phases in sample after heating in different degree فاص ای ها ذ ؿذ دسج حشاست پخت) ( Al + V 2O 5 + NiO پغ اص آػیاواسی Al + AlV 3 + AlNi 3 + γ-al 2O 3 725 Fig. 5 SEM of sample after heating at 950 شکل 5 تل یش هیىش ػى ج الىتش ی س تی اص و پغ اص حشاست دادى دس دهای 950 دسج ػا تیگشاد دس تضسگ وایی ای هختلف Al + Al 3V + Al 2V 3 + Al4Ni3 + α-al 2O 3 Al + Al 3V + Al 2V 3 + Al 23V 4 + Al 4Ni 3 + α- Al 2O 3 830 960 2-3- بررسی ساختاری Fig. 6 EDS analysis of sample after heating at 950 الف-ومووه : ؿىل 5 تل یش هیىش ػى ج الىتش ی س تی ػاختاس واهپ صیت ت دػت آهذ دس دهای 950 دسج ػا تیگشاد سا دس د تضسگ وایی هختلف اى هید ذ. دس ایي تل یش صهی خاوؼتشی س گ وشا تا فاص ػیا فاص ػفیذی دیذ هیؿ د. فاص ػیا س گ واى تخلخل ا ؼت ذ و دس تل یش هیىش ػى ج سی یض ت ؿىل احی ػیا س گ دیذ هیؿذ. فاص ػفیذ داسای طیفی اص س گ اص خاوؼتشی تا واهال ػفیذ اػت و اؿی اص ج د فاص ای هتفا ت تا ػذد اتوی هتفا ت دس و اس ن هی تاؿذ. دس ى صهی یض فاص ای خیلی سیضی)دس حذ تمشیثا یه هیىش ى( تىیل ؿذ اػت و ایي فاص ا ت ك ست پشاو ذ پخؾ ؿذ ا ذ. ت ػال دس ى فاص ای تیي فلضی یض فاص ػیا ی ت چن هیخ سد. دس ى سػ تات ػفیذ س گ احی ػفیذتشی تا ؿىل هیل ای دیذ هیؿ د. دس ایي احی ؿشایط تشای تىیل فاص تیي فلضی اص طشیك ف ر شکل 6 آ الیض EDS اص و ػا تیگشاد پغ اص حشاست دادى دس دسج حشاست 950 دسج
3-3- خواص مکاویکی هؼو ال ه اد ػاخت ؿذ ت س ؽ هتال سطی پ دس داسای همادیشی تخلخل ؼت ذ و تاػث ػختی پاییي تش آ ا ؼثت ت و تاله پشاو ذگی صیاد دس تایج ػختی ػ جی هیؿ د. و داس تغییشات ػختی تشحؼة دهای صی تشی گ و ای آصهایؾ ؿذ دس ایي تحمیك تشای د تشویة دس ؿىل 9 اى داد ؿذ اػت. وا ط س و اص ؿىل 9 هخق هیتاؿذ تا افضایؾ دسج حشاست پخت ت دلیل افضایؾ فاص ای اوؼیذی تیي فلضی و اص صهی ػختی تؼیاس تاالتشی داس ذ ووتش ؿذى تخلخل ػختی دس ش د و دس حال افضایؾ هیتاؿذ. و ت دلیل داؿتي آل هی ی م تیتش داسای ػختی ووتشی ؼثت ت و هیتاؿذ. س ذ افضایؾ ػختی تا افضایؾ دسج حشاست دس واهپ صیت آل هی ی م- اوؼیذ ا ادی م و ت ػط آلای آؿ اگش ا جام ؿذ اػت یض ها ذ ؿذ اػت] 23 [. جدول 4 آ الیض EDS فاص ای هختلف دس و Table 4 Different phases after EDS analysis in sample ؿواس مط آ الیض فاص Al 3V 68.72Al+31.28V 1 Al 2V 3 26.37Al+73.63V 2 Al 23V 4 79.52Al+30.48V 3 Al 4Ni 3 42.9Al+57.1Ni 4 α-al 2O 3 51.9Al+48.1O 5 جدول 3 فاص ای ها ذ ؿذ پغ اص ا الیض EDS و Table 3 Different phases after EDS of sample ؿواس مط آ الیض فاص Al 3V 65.4Al+34.6V 1 Al 23V 4 82.1Al+27.9V 2 Α-Al 2O 3 52.2Al+47.8O 3 AlNi 37.4Al+63.6Ni 4 AlV 3 20Al+80V 5 Fig. 9 diagram of hardness unto temperature for, samples شکل 7 تل یش هیىش ػى ج الىتش ی اص و Fig. 7 SEM photo of sample after 960 حشاست 960 دسج ػا تیگشاد دس تضسگ وایی ای هختلف پغ اص حشاست دادى دس دسج Fig. 8 EDS analysis of sample after heating at 960 شکل 8 آ الیض EDS اص و پغ اص حشاست دادى دس دسج حشاست 960 دسج ػا تیگشاد شکل 9 و داس ػختی و ای تشحؼة دسج حشاست داد ؿذ ت و 4-3- خواص فیسیکی تشسػی ای چگالی و ای دس ؿىل 10 اى داد ؿذ اػت. اص ایي و داس هت ج هیؿ ین و تا افضایؾ دسج حشاست پخت دس ش د تشویة چگالی یض افضایؾ هییاتذ و دلیل آى هیت ا ذ تىیل فاص چگال تش تاؿذ. دیذ هیؿ د و چگالی و اص تیتش هیتاؿذ و ت دلیل تیتش ت دى فاص تیي فلضی و داسای ػختی تاالتشی اص اوؼیذ آل هی ی م ؼت ذ دس ایي تشویة هیتاؿذ. و داس دسكذ تخلخل دس د و دس ؿىل 11 اى داد ؿذ اػت. طثك ایي و داس تخلخل دس د و تا ن یىؼاى اػت تفا ت چگالی دس د و ت چگالی تشویثات ه ج د اص جول تشویثات تیي فلضی هیضاى تشویثات دس و تش هیگشدد. س ذ افضایؾ چگالی وا ؾ دسكذ تخلخل تا افضایؾ دسج حشاست پخت دس پظ ی و ت ػط آلای كحشا ظاد تش واهپ صیت آل هی ی م-آل هی ا ا جام ؿذ اػت یض ها ذ ؿذ اػت] 29 [. -4 وتیجه گیری دس پظ ؾ حاضش ت لیذ واهپ صیت دسجا ت س ؽ ػ تض احتشالی آل هی تشهیه دس ػیؼتن Al V 2 O 5 NiO ه سد تشسػی لشاس گشفت. ه وتشیي تایج
[3] Torralba, J. M. Velasco, F. and Costa, C. E., "Mechanical Behavior of The Interphase Between Matrix and Reinforcement of Al 2014 Matrix Composites Reinforced With (Ni3Al)p", composites, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Vol. 33, pp. 427-434, 2002. [4] Schaffer, G. B. and Hall, B. J., "The Influence of The Atmosphere on The Sintering of Aluminum", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 33, pp. 3279-3284, 2002. [5] Yang, B. Chen, G. and Zhang, J., "Effect of Ti/C Additions on the Formation of Al 3Ti of in Situ TiC/Al Composites", Materials and Design, Vol. 22, pp. 645-650, 2001. [6] Zhao, D. G. Liu, Pan, X. F. and Y. C. Bian, "Microstructure and Mechanical Properties of in Situ Synthesized (TiB2+Al2O3)/Al Cu Composites", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 189, pp. 237 241, 2007. [7] Zhou, Y. Yu, Z. Zhao, N., "Microstructure and Properties of in Situ Generated MgAl2O4 Spinel Whisker Reinforced Aluminum Matrix Composites", Materials and Design, Vol. 46, pp. 724 730, 2013. [8] Zheng, R. and Yang, H., "Microstructure and Mechanical Properties of Aluminum Alloy Matrix Composites Reinforced With Fe-Based Metallic Glass Particles", Materials and Design, Vol. 53, pp. 512 518, 2014. [9] Zhang, L. Gan, G. S. and Yang, B., "Microstructure and Property Measurements on in Situ TiB2/70Si Al Composite for Electronic Packaging Applications", Materials and Design, Vol. 36, pp. 177 181, 2012. [10] Lekatou, A. Karantzalis, A. E. and Evangelou, A., "Aluminium Reinforced by WC and TiC Nanoparticles (ex-situ) and Aluminide Particles (in-situ): Microstructure Wear and Corrosion Behavior", Materials and Design, Vol. 65, pp. 1121-1135, 2015. [11] Zhong-Chun, C. Takenobu, T. and Keisuke, I., "Microstructural Evolution of Reactive-Sintered Aluminum Matrix Composites", Composites Science and Technology, Vol. 68, pp. 2245 2253, 2008. [12] Woo, K. Kim, J. and Kwon, E., "Fabrication of Al Matrix Composite Reinforced With Submicrometer- Sized Al 2O 3 Particles Formed by Combustion Reaction Between HEMM Al and V 2O 5 Composite Particles During Sintering" Metals and Materials International, Vol. 16, pp. 213-218, 2010. [13] Mousavian, R. T. Sharafi, S. and Shariat, M. H., "Microwave- Assisted Combustion Synthesis in a Mechanically Activated Al TiO2 H3BO3 System", International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, Vol.29, pp. 281 288, 2011. [14] Rosenband, V. Torkar, M. and Gany, A., "Self-Propagating High- Temperature Synthesis of Complex Nitrides of Intermetallics", Intermetallics, Vol. 14, pp 551 559, 2006. [15] Wang, L. and Arsenault, R. J., "Interfaces in XD Processed TiB2/NiAI Composites", Metallurgical Transactions A, Vol.22A, pp. 3013-3018, 1991. [16] Dilip, J. J. S. Reddy, B. S. B. and Das, S., "Mechanical Thermal Synthesis of in Situ Al Based Hybrid Nanocomposites in Al Ni Ti O System", Journal of Alloys and Compounds, Vol. 490, pp. 103 109, 2010. [17] Ai, T. T., "Microstructures and Mechanical Properties of in-situ Al 2O 3/TiAl Composites by Exothermic Dispersion Method", Acta Metallurgica Sinica, Vol. 21, pp. 437-443, 2008. [18] Ivanov, E. and et al., "Synthesis of Nickel Aluminides by Mechanical Alloying", Materials Letters, Vol. 7, pp. 51-54, 1988. [19]. Anvari, S. Z, Karimzadeh, F. and Enayati, M. H., "Synthesis and Characterization of NiAl Al 2O 3 Nanocomposite Powder by Mechanical Alloying", Journal of Alloys and Compounds, Vol. 477, pp. 178-181, 2009. [20] Yazdian, N. Karimzadeh, F. and Enayati, M. H., "In-Situ Fabrication of Al 3V/Al 2O 3 Nanocomposite through Mechanochemical Synthesis and Evaluation of Its Mechanism", Advanced Powder Technology, Vol. 24, pp. 106-112, 2013. [21] Omran, A. N. M., "Fabrication and Characterization of Al-Based In situ Composites Reinforced by Al 3V Intermetallic Compounds", Journal of Scientific Research, pp. 26-34, 2014. [22] Ashnagar, M., "The Study of Reaction Mechanism, Microstructure and Mechanical Properties of in-situ Composite Produced in Al- V 2O 5 System", Journal of Metallurgy and Science Engineering, Vol. 27, No 1, pp 51-64, 2016. (In Persian) حاكل اص آصه ى ای گشهاػ جی پشاؽ پشت ایىغ چگالیػ جی ػختی ػ جی تشسػی ای هتال گشافی و ای ػاخت ؿذ ػثاست ذ اص: 1- تا افضایؾ دهای صی تش و ا هیضاى ؿذت پیه آل هی ی م وا ؾ یافت ؿذت پیه تشویثات تیي فلضی تیتش هیؿ د. 2- تا افضایؾ دهای صی تش و ا همذاس فاص α-al 2 O 3 تىیل ؿذ تیتش هیؿ د. Fig. 10 Diagram of density unto temperature in tow samples شکل 11 و داس تغییشات چگالی تشحؼة دهای پخت و ا دس د تشویة Fig. 11 Diagram of prosity in temperature for tow samples شکل 11 و داس تغییشات دسكذ تخلخل تش حؼة دهای پخت و ا دس د تشویة 3- پغ اص حشاست دادى و تا دسج حشاست 290 فاص ای Al 23 V 4 AlV 3 AlNi و Al 3 V ت ػ اى تم یت و ذ فاص α-al 2 O 3 ت وشا آل هی ی م اضافی ر ب ؿذ ت ػ اى صهی دیذ هیؿ ذ. -4 پغ اص حشاست دادى و تا 260 فاص ای Al 2 V 3 Al 3 V Al 4 Ni 3 Al 23 V 4 ت ػ اى تم یت و ذ فاص α-al 2 O 3 ت وشا آل هی ی م اضافی ر ب ؿذ ت ػ اى صهی دیذ هیؿ ذ. 5- اص تشسػی ای ػختی چگالی هت ج ؿذین و تا افضایؾ دسج حشاست صی تشی گ ػختی وچ یي چگالی افضایؾ هییاتذ. مراجع [1] Razavi Hesabi, Z. Simchi, A. and Reihani, S. M. S., "Structural Evolution during Mechanical Milling of Nanmetric and Micrometric Al 2O 3 Reinforced Al Matrix Composites", Materials Science and Engineering A, Vol. 428, pp.159-168, 2006. [2] Durai, T. G. and Das, K., "Synthesis and Characterization of Al Matrix Composites Reinforced by in Situ Alumina Particulates", Materials Science and Engineering A, Vol. 445-446, pp. 100-105, 2007. -5
[23] Ashnagar, M., "Production of Al/ (Al 2O 3+Alxvy) Composite", Journal of Science and Ceramic Engineering, Vol. 2, No 3, pp 57-72, 2014. (In Persian) [24] Delgado, J., "Standard Test Method for Water Absorption, Bulk Density, Apparent Porosity, and Apparent Specific Gravity of Fired Whiteware Products", ASTM C373-88, 2006. [25] Zhu, H. and et al., "The Reaction Mechanism and Mechanical Properties of The Composites Fabricated in an Al-ZrO 2-C System", Materials Science and Engineering A, Vol. 527, pp. 6178-6183, 2010. [26] Metals Handbook, American Society for Metals, Vol. 3, p 282 and 1262. 1992. [27] Mirarabshahi, F., "Investigation of Reaction Mechanism, Structure and Mechanical Properties of the in-situ Composites Produced in Al-V2O5-NiO System", Journal of Fundamental Metal For Engineering, Vol 35, No 4, pp 69-81, 2017. (In Persian) [28] Yang, H. Mccormic, P. G., "Mechanochemical reduction of V2O5", Journal of solid state chemistry, Vol. 110, pp. 136-141, 1994. [29] Sahra Nejad, N., "Study Important Factors for Production and Properties of Al-Al2o3 Composite", Journal of Iran Ceramic, Vol 18, pp 35-57, 2010. (in Persian) 410