عنوان
سنتز، مشخصه‌يابي و شبيه‌سازي كريستالي تركيب بين فلزي آنتروپي بالاي Al4(FeNiCoCr) و بررسي رفتار اكسيداسيون دماي بالاي آن
نويسنده اصلي
فزوهء، حميدرضا
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مواد
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
از آن‌جا كه توسعه مواد دما بالا با چالش پايداري شيميايي و خواص مكانيكي روبرو هستند، لذا تحقيقات در اين زمينه مي‌تواند از اهميت بالايي برخوردار باشد. در اين راستا، طي دو دهه گذشته تحقيقات در زمينه‌ي آلياژهاي آنتروپي بالا از جمله راه حل‌هايي است كه مي‌تواند در رابطه با ارتقاي پايداري شيميايي و خواص مكانيكي مواد دماي بالا مؤثر باشد. در اين پژوهش ابتدا تركيب بين فلزي آلومينايدي آنتروپي بالا (Al4FeCrCoNi) در دو فرايند ذوب قوس الكتريكي تحت خلاء (VAR) و سنتز پلاسما جرقه‌اي (SPS) توليد شده‌است. با فازيابي و مشخصه يابي كريستالي ساختار تك فاز B2 در نمونه تحت فرايند ذوب قوس الكتريكي تحت خلاء مشاهده شده‌است. پس از مشخصه‌يابي ساختاري به شبيه سازي ماده پرداخته شد. در اين شبيه‌سازي‌ها با شبيه سازي ابتدا به ساكن ستوني، لايه‌اي و آنتروپي بيشينه 3 نماينده براي شبيه سازي فازي بوده و پس از انجام شبيه‌سازي به روش تئوري چگالي تابعي (DFT) و توسط نرم افزار CASTEP به يك فاز پايدار دست يافته شد. از جمله خواص فاز حاصل از اين شبيه‌سازي چگالي برابر با 6.04 g.cm-3، دارا بودن خواص رسانايي و ديامغناطيس، مدول يانگ GPa 141.1 و سختي GPa 7.13 خواهد بود. پس از آن براي تطابق خواص دريافت شده از نتايج شبيه‌سازي و نتايج تجربي به دست آمده به بررسي خواص مغناطيسي، سختي و خواص حرارتي پرداخته شد كه تطابق 95 درصدي باعث تاييد نتايج شبيه‌سازي خواهد بود. با انجام آزمون آناليز حرارتي بر روي نمونه‌ها در قابليت اين آلياژ به پايداري حرارتي فاز مورد نظر تا دماي °C 960 مشخص شد. از اين رو به بررسي سينتيكي اكسيداسيون دماي بالاي ماده در سه دماي 850، 900 و °C 950 پرداخته شد. طي اين آزمون اكسيداسيون نمونه‌هاي سنتز شده در فرايند (VAR) در زمان‌هاي مختلفي از صفر تا 30 ساعت تحت دماهاي ذكر شده قرار گرفته كه قبل و بعد از اكسيداسيون وزن شدند. هم‌چنين دو آلياژ شناخته شده دماي بالا ( AWS A5.14 وInconel 625) نيز براي مقايسه رفتار اكسيداسيون دماي بالاي آن‌ها تحت اين آزمون قرار داده شده‌اند. طبق نتايج آناليز سينتيكي، پس از ده ساعت اكسيداسيون لايه اكسيدي تشكيل شده روي سطح نمونه به لايه رويين تبديل شده و سرعت اكسيداسيون به شدت كاهش يافته است. تا قبل از اين مدت زمان، در دو ساعت اول اكسيداسيون، مكانيزم كنترل كننده سرعت واكنش شيميايي مرتبه اول و انرژي فعال‌سازي آن معادل kJ/mol 154.4 است و در بازه زماني دو تا ده ساعت، نفوذ يك بعدي در لايه اكسيدي با انرژي فعال‌سازي kJ/mol 262.7 مكانيزم غالب خواهد بود. در نهايت نتايج به‌دست‌آمده از اين مطالعه، پايه‌اي براي تحقيقات آينده و توسعه تركيبات بين فلزي آنتروپي بالا براي طيف وسيعي از كاربردهاي صنعتي ارائه خواهد داد.
شماره ركورد
226402
گرايش رشته تحصيلي
شناسايي و انتخاب موادد
دانشكده
مهندسي مواد
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان