بررسی مکانیزم واکنش، ساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت درجای تولید شده در سیستم Al-V2O5

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 4، دوره 27، شماره 1، اسفند 1394، صفحه 51-64   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v27i1.24570

نویسندگان

محمد آشناگر^{* 1}؛ علیرضا مشرقی²؛ مهدی کلانتر²

¹دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد

²دانشگاه یزد

چکیده

در ‌این پژوهش، تولید درجای ماده ی مرکب به روش سنتز احتراقی آلومینوترمیک در مجموعه ی Al-V2O5 مطالعه شد. برای این منظور، مخلوط پودرهای آلومینیم و V2O5 با نسبت مولی 28 به 3 تحت آسیاکاری و تراکم سازی بعدی قرار گرفتند. برای بررسی دماهای وقوع تحوّلات فازی، از آزمون حرارتی افتراقی استفاده شد و با توجه به دمای پیک مربوط به واکنش‌ها‌، نمونه‌های خام عملیّات حرارتی شدند. ثابت شد که واکنش احیای V2O5 توسط آلومینیم، فرایندی گام‌به‌گام است که V2O4 و V2O3 به عنوان فازهای میانی اصلی و Al2O3-γ و Al23V4 به عنوان فازهای انتقالی، قبـل از تشکیل فازهای Al3V و Al2O3-α شکل می‌گیرند. بررسی‌های ریزساختاری و فازی نشان دادند که به دنبال تف‌جوشی تا دمای Cº 1000، فاز Al8V5 در فصل مشترک بین Al3V و Al2O3-α به دست می آید. افزون بر این، نتایج آزمون‌های سختی‌سنجی و فشار نشان دادند که سختی و استحکام نمونه‌ها با افزایش دمای گرمادهی، به دلیل تشکیل کسر حجمی ‌بالاتری از ترکیبات بین‌فلزی و سرامیکی، افزایش می یابند، امّا کرنش فشاری به دنبال شکل‌گیری بیش تر فاز ترد Al8V5، کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

کامپوزیت درجا؛ ترکیبات بین فلزی؛ آلومینوترمیک؛ آنالیز حرارتی افتراقی

مراجع

1. Chawla, K., "Composite Materials Science and Engineering", 4th Edition, Dep. of Materials and Metallurgical Engineering, New Mexico Socorro, pp. 4-24, (1989).
2. Schaffer, G.B., Hall, B. J, "The Influence of the Atmosphere on the Sintering of Aluminum", Metallurgical and Materials Transactions, Vol. 33, 3279-3284, (2002).
3. Zhong-Chun, C., Takenobu, T., Keisuke, I., "Microstructural evolution of reactive-sintered aluminum matrix composites", Composites Science and Technology, Vol. 68, pp. 2245–2253,(2008).
4. Travitzky, N., Gotman, I., Claussen, N., "Alumina–Ti Aluminide interpenetrating composites microstructure and mechanical properties", Materials Letters, Vol. 57, pp.3422– 3426,(2003).
5. Ai, T.T., "Microstructure and mechanical properties of in-situ Al2O3/TiAl composites by exothermic dispersion method", Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.), Vol. 21, pp.437-443, (2008).
6. Yazdian, N., Karimzadeh, F., Enayati, M.H., "In-situ fabrication of Al3V/Al2O3 nanocomposite through mechanochemical synthesis and evaluation of its mechanism", Advanced Powder Technology, Vol. 24, pp. 106-112, (2013).
7. Woo, K., Kim, J., Kwon, E., "Fabrication of Al Matrix Composite Reinforced with Submicrometer- Sized Al2O3Particles Formed by Combustion Reaction between HEMM Al and V2O5 Composite Particles during Sintering", Met. Mater. Int, Vol. 16, pp. 213-218, (2010).
8. Huber, B., "Phase Diagram Investigations in the Ternary Systems Al-Co-Si and Al-Si-V ", Ph.D. Thesis, Vienna university, Germany, pp. 26-27, (2010).
9. Yang, H., McCormic, P.G., "Mechanochemical Reduction Of V2O5", journal of solid state chemistry, Vol. 110, pp. 136-141, (1994).
10. Travitzky, N., Gotman, I., Claussen, N., "Alumina–Ti Aluminide interpenetrating composites; microstructure and mechanical properties", Materials Letters, Vol. 57, pp. 3422–3426, (2003).
11. Shengzhong, K., Guangji, X., Yutian,D., "Effect of high-energy Ball Milling on Synthetic Reaction in Al- TiO2- C System", Journal of Wuhan University of Technology, Vol. 20, pp. 50-54, (2005).
12. Zhu, H., Min, M., Li,J., Ai, J., Ge, L., Wang, H., "In situ fabrication of (α-Al2O3 + Al3Zr)/Al composites in an Al–ZrO2 system", Composites Science and Technology, Vol. 70,pp.2183–2189, (2010).
13. Zhu, H., Jar, J., Song, J., Zhao, J., Li, J., Xie, Z., "High temperature dry sliding friction and wear behavior of aluminum matrix composites (Al3Zr-α-Al2O3)/Al", Tribology International, Vol. 48, pp. 78–86, (2012).
14. Zhu, H., Yao, Y., Li, J., Chen, SH., Zhao, J, Wang, H., "Study on the reaction mechanism and mechanical properties of aluminum matrix composites fabricated in an Al–ZrO2–B system", Materials Chemistry and Physics, Vol. 127,pp. 179–184, (2011).
15. Zhu, H., Min, J., Li, J., Chen, J., Zhao, J., Yao, Y., "Influence of B/ZrO2 molar ratios on the ambient temperature wear properties of composites made by an Al–ZrO2–B system", Wear, Vol. 271,pp. 635– 639, (2011).
16. Zhu, H., Min, J., Ai, Y., Chu, D., Wang, H., "The reaction mechanism and mechanical properties of the composites fabricated in an Al–ZrO2–C system", Materials Science and Engineering A, Vol. 527, pp. 6178–6183, (2010).
17. Zhu, H., Ai, Y, Min, J., Wu, Q., Wang, H., "Dry sliding wear behavior of Al-based composites fabricated by exothermic dispersion reaction in an Al–ZrO2–C system", Wear, Vol. 268, pp.1465–1471, (2010).
18. Zhang, D. L., Adam, G., Langdon, A. G., "Phase and microstructural evolution during heating of mechanically milled Al/V2O5 composite powders", Materials Science and Technology, Vol. 18, pp 901-907, (2002).
19. http://www.crct.polymtl.ca/factsage/fs_reaction.php