توالی و سازوکار واکنش ها در دستگاه ایلمِنایت و آلومینیم

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 3، دوره 26، شماره 2 - شماره پیاپی 12، شهریور 1394، صفحه 51-62   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v26i2.31896

نویسندگان

راضیه خوشحال¹؛ محمدعلی بوترابی²؛ منصور سلطاینه^{* 2}

¹دانشگاه علم و صنعت ایران

²علم و صنعت ایران

چکیده

در این تحقیق، واکنش های بین ایلمِنایت و آلومینیم به‌منظور تعیین اوّلین مرحله از واکنش های دستگاه ایلمِنایت، آلومینیم و گرافیت با هدف تولید مواد مرکب Al2O3-TiC/Fe بررسی شده است. برای این‌منظور، ایلمِنایت خالص تهیّه شد. سپس، ایلمِنایت و آلومینیم با نسبت مولی 1 به 2 مخلوط شدند و پس از فشرده شدن، در دماهای بحرانی به‌دست آمده از آزمون DTA عملیّات حرارتی شدند. مشخص شد که ابتدا آلومینیم ذوب می شود و در ادامه، با ایلمِنایت وارد واکنش می شود. در مراحل ابتدایی واکنش ایلمِنایت و آلومینیم، آهن، تیتانیم و آلومینا تشکیل می‌شوند. با گذشت زمان، ذرات کروی Fe2Ti در ساختار زمینه‌ی آلومینا و تیتانیا ایجاد می شود.

کلیدواژه‌ها

ایلمنایت؛ آلومینیم؛ کامپوزیت هایFe-TiC/Al2O3

مراجع

1. Hajalilou. A, Hashim .M, Nahavandi. M, and Ismail .I, "Mechanochemical carboaluminothermic reduction of rutile to produce TiC–Al2O3 nanocomposite," Advanced Powder Technology, Vol. 25, pp. 423-429, (2014).

2. Senthil Kumar. A, Raja Durai. A, and Sornakumar. T, "Machinability of hardened steel using alumina based ceramic cutting tools," International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, Vol. 21, pp. 109-117, (2003).

3. Geric. K, "Ceramics Tool Materials with Alumina Matrix," ADEKOMay 18th 2010.

4. Yin. Z, Huang. C, Zou. B, Liu. H, Zhu. H, and Wang. J, "High temperature mechanical properties of Al2O3/TiC micro–nano-composite ceramic tool materials," Ceramics International, Vol. 39, pp. 8877-8883, (2013).

5. Yin. Z, Huang. C, Zou. B, Liu. H, Zhu. H, and Wang. J, "Study of the mechanical properties, strengthening and toughening mechanisms of Al2O3/TiC micro-nano-composite ceramic tool material," Materials Science and Engineering: A, Vol. 577, pp. 9-15, (2013).

6. Chen. X, Zhai. H, Wang. W, Li. S and Huang. Z, "A TiCx reinforced Fe (Al) matrix composite using in-situ reaction," Progress in Natural Science: Materials International, Vol. 23, pp. 13-17, (2013).

7. Arsenault. R. J, Fishman, S, and Taya. M, "Deformation and fracture behavior of metal-ceramic matrix composite materials," Progress in Materials Science, Vol. 38, pp. 1-157, (1994).

8. Lee. J. H, Ko. S. K, and Won. C. W, "Sintering behavior of Al2O3-TiC composite powder prepared by SHS process," Materials Research Bulletin, Vol. 36, pp. 989 –996, (2001).

9. Zhang. Y, Wang. L, Jiang. W, Bai. G, and Che. L, "Effect of Fabrication Method on Microstructure and Properties of Al2O3–TiC Composites," Materials Transactions, Vol. 46, pp. 2015-2019, (2005).

10. Mahmoodian. R, Hassan. M. A, Rahbari. R. G, Yahya. R, and Hamdi. M, "A novel fabrication method for TiC–Al2O3–Fe functional material under centrifugal acceleration," Composites Part B: Engineering, Vol. 50, pp. 187-192, (2013).

11. Zou. Z, Li. J, and Wu. Y, "The Study of Self-propagating High-temperature Synthesis of TiC-Al2O3/Fe Composites from Natural Ilmenite " Key Engineering Materials, Vol. 280-283, pp. 1103-1106, (2005).

12. Zou Z, Yin. C, Wu. Y, and Li. X, "Fabrication of Fe-Al intermetallic/TiC-Al2O3 ceramic composites from ilmenite by reaction sintering," Key Engineering Materials, Vol. 336-338, pp. 1501-1504, (2007).

13. Zou. Z, Wu. Y, C. Yin, and Li. X, "Preparation of Fe-Al intermetallic / TiC-Al2O3 ceramic composites from ilmenite by SHS," Journal Wuhan University of Technology, Materials Science Edition, Vol. 22, pp. 706-709, (2007).

14. Willis. P. E, Welham, N. J and Kerr. A, "Ambient temperature formation of an alumina-titanium carbide-metal ceramic," Journal of the European Ceramic Society, Vol. 18, pp. 701-708, (1998).

15. Tang. A, Liu. S, and Pan. F, "Novel approaches to produce Al2O3–TiC/TiCN–Fe composite powders directly from ilmenite," Progress in Natural Science: Materials International, Vol. 23, pp. 501-507, (2013).

16. Zargaran. I, "Preparation of TiC-Al2O3/Fe composites using combustion synthesis from ilmenite " M.Sc thesis, Departman of material engineering Tehran University, Iran, (2005).

17. Suryanarayana. C, "Non - Equilibrium Processing of Material", 1 ed. Vol. 2: Pergamon Materials series, (1999).

18. "HSC Chemistry " Vol. A. Roine, 5.11 ed. Finland: Outokumpu Research Oy. Pori.