شبيه‌سازي فيزيكي و عددي سنتز احتراقي سرمت‌هاي Cu-TiB2

كارشناسي ارشد

در تحقيق حاضر توليد سرمت Cu-TiB2 با استفاده از سنتز احتراقي خود پيشرونده(SHS)، مورد بررسي‌هاي تجربي و مدلسازي قرارگرفته است. در بخش تجربي فرآيند سنتز احتراقي توسط گرمايش سريع نمونه تشكيل شده از عناصر Cu ، Ti و B از يك سطح و ادامۀ واكنش توسط پيشروي جبهۀ احتراق در نمونه با استفاده از كورۀ القايي انجام شد. تاثير پارامترهايي مانند درصد وزني مس و اندازه ذرات تيتانيم بردماي احتراق مورد بررسي قرار گرفت و تغييرات دماي نمونه با زمان ثبت شد. نمونه‌هاي سنتز شده مورد بررسي‌هاي فازي و آناليز ريز ساختاري قرار گرفتند. در بخش شبيه‌سازي، معادلات حاكم برفرآيند همراه با شرايط مرزي مربوطه با استفاده از روش حجم محدود گسسته‌سازي شده و معادلات جبري حاصل به روش عددي توسط الگوريتم سه قطري حل شدند. مدل عددي بر اساس نتايج تجربي حاصله مورد ارزيابي قرار گرفت. با وجود پيچيدگي‌هاي فرآيند سنتز احتراقي، تطابق خوبي بين نتايج محاسباتي و نتايج تجربي و دماي احتراق مشاهده شد. با استفاده از مدل توسعه يافته تاثير پارامترهايي مانند درصد وزني مس و اندازه ذرات تيتانيم بر دماي احتراق و سرعت پيشروي جبهه احتراق پيش‌بيني شد. محاسبات مدل نشان داد كه با افزايش اندازه ذرات تيتانيم از 10 ميكرومتر به 85 ميكرومتر، دماي احتراق كاهش يافته و سرعت پيشروي جبهۀ احتراق نيز كم مي‌شود. كه نشان‌دهنده كند شدن سينتيك واكنش گرمازاي بين تيتانيم و بور است. همچنين افزايش درصد وزني مس از 10 تا 90 درصد، موجب ريز ساختار با يكنواختي بيشتر، كاهش دماي احتراق و سرعت پيشروي جبهۀ واكنش بدليل كاهش گرمازايي واكنش سنتز احتراقي در نمونه مي‌شود. كلمات كليدي: سنتز احتراقي خودپيشرونده (SHS)، سرمتCu-TiB2، شبيه‌سازي عددي، روش حجم محدود، دماي احتراق

190453

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر ماندانا عادلي

استخراج فلزات

دكتر سيدين - دكتر ابوطالبي