توليد آلياژ‏هاي نانوكريستالي مس- تانتالم به روش آلياژسازي مكانيكي و بررسي خواص آن‌ها پس از تف‏جوشي

كارشناسي ارشد

چكيده در پژوهش حاضر با بهره¬گيري از ظرفيت مس در بهبود خواص فيزيكي، و ساختار نانومتري آن در بهبود خواص مكانيكي، و نيز استفاده از عنصر ثانويه‏ي تانتالم در راستاي افزايش خواص مكانيكي و پايداري حرارتي، تلاش شد تا آلياژ‏هاي نانوكريستالي مس- تانتالم با پايداري حرارتي، ميزان رسانايي و سختي مناسب توليد شوند. بدين منظور اثر عامل كنترل‏كننده‏ي فرآيند، ميزان تانتالم و اندازه گلوله‏هاي آسيا بر آسياكاري پودرها بررسي شد، سپس اثر اتمسفر، دما و روش¬ تف‏جوشي بر توليد قرص‏ها، براي دستيابي به ميزان رسانايي و سختي بهتر براي نمونه¬هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. در اين راستا از فرآيند آلياژسازي مكانيكي با استفاده از آسياي گلوله‏اي- سياره‏اي براي توليد پودرهاي نانوكريستالي استفاده شد. پس از فرآيند توليد پودر، بررسي مورفولوژي و اندازه ذرات پودر، به‏وسيله‏ي SEM، و ريزساختار و اندازه¬ي كريستاليت¬ها به‏وسيله‏ي XRD و TEM صورت گرفت. از نمونه‏ي آسياكاري شده با گلوله‏هاي مخلوط، حاوي %5 اتمي تانتالم، آزمون DSC گرفته شد، با توجه به الگوي DSC، دماهاي 550، 700 و ℃850 براي تف‏جوشي انتخاب شدند. تف‏جوشي در شرايط اتمسفرهاي نيتروژن، آرگون و خلأ براي همه‏ي نمونه‏ها در دماي ℃550 انجام شد، با توجه به آزمون¬هاي سنجش خواص الكتريكي و ريزسختي روي نمونه¬ها ديده شد كه شرايط خلأ مجموعه خواص بهتري را براي هر نمونه ارائه مي‏دهد، لذا در دماهاي 700 و ℃850 نيز تف‏جوشي در شرايط خلأ انجام شد. تف‏جوشي در دماي ℃850 نسبت به دو دماي ديگر براي هر نمونه مجموعه خواص بهتري را نشان داد، بنابراين همين دما براي تف‏جوشي قوس پلاسما انتخاب شد. بررسي الگوي XRD نشان داد كه توليد پودر نانوكريستالي نمونه‏ي آسياكاري شده با گلوله‏هاي مخلوط، حاوي %5 اتمي تانتالم كوچك‌ترين اندازه كريستاليت‏ها را در بين همه‏ي نمونه‏ها دارد (12 نانومتر)، در ضمن روش تف‏جوشي قوس پلاسما در دماي ℃850 نيز براي اين نمونه بيشترين ميزان رسانايي الكتريكي (IACS %5/35) و حرارتي (w/mK 05/139)، و همچنين بيشترين ميزان ريزسختي (HV 9/220) را نسبت به ديگر نمونه‏هاي مس- تانتالم و همچنين نمونه‏ي مس خالص آسياكاري شده نشان داد، در ضمن اندازه كريستاليت‏هاي اين نمونه با وجود تف‏جوشي در دماي ℃850 در ابعاد نانومتري باقي ماند (41 نانومتر) كه اين امر نشان دهنده‏ي پايداري بالاي حرارتي نمونه‏ي مذكور است. واژگان كليدي: آلياژ‏هاي نانوكريستالي مس- تانتالم ، آلياژسازي مكانيكي، تف‏جوشي قوس پلاسما، پايداري حرارتي

189360

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي نانوفناوري - نانومواد

دكتر روح اله رحماني فرد - دكتر محسن اسدي اسدآباد