ساخت و مشخصه یابی نانوکامپوزیت (Fe,Ti)3Al-Al2O3 از طریق واکنش احیای هماتیت توسط آلومینیوم

محورهای موضوعی : سنتز مواد

مهدی رفیعی ¹ , محمد حسین عنایتی ² , فتح الله کریم زاده ³

1 - دانشگاه ازاد اسلامی، واحد نجف آباد
2 - دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مهندسی مواد
3 - دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مهندسی مواد

تاریخ دریافت : 1395/02/01 تاریخ پذیرش : 1396/06/21 تاریخ انتشار : 1396/06/01

کلید واژه: نانوکامپوزیت, آسیاب کاری, آنالیز حرارتی افتراقی, ترکیب بین فلزی,

چکیده مقاله :

در این پژوهش نانوکامپوزیت (Fe,Ti)3Al-Al2O3 از طریق واکنش احیای هماتیت توسط آلومینیوم در حین فرایند آسیاب کاری سنتز شد. بدین منظور پودرهای Al، Ti و Fe2O3 با نسبت اتوکیومتری 1:1:3 در یک آسیاب گلوله ای با هم مخلوط شدند. تغییرات ساختاری ذرات پودر و همچنین مورفولوژی ذرات پودر در زمان های مختلف آسیاب کاری توسط آزمون های پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مطالعه شدند. عملیات آنیل و همچنین آنالیز حرارتی افتراقی (DTA) جهت بررسی رفتار حرارتی ذرات پودر انجام شد. مشاهده شد واکنش تولید نانوکامپوزیت (Fe,Ti)3Al-Al2O3 در حین آسیاب کاری در دو مرحله اتفاق می افتد. ابتدا احیای هماتیت توسط آلومینیوم و در ادامه واکنش میان عناصر آهن، آلومینیوم و تیتانیوم و تشکیل ترکیب بین فلزی (Fe,Ti)3Al . اندازه دانه و کرنش داخلی ذرات پودر پس از 100 ساعت آلیاژسازی برای فاز Al2O3 به ترتیب برابر با 20 نانومتر و 3 درصد محاسبه شد. همچنین آسیاب کاری به مدت زمان طولانی تر باعث وقوع واکنش احیای هماتیت توسط آلومینیوم قبل از ذوب آلومینیوم در حین آنالیز DTA شد.

چکیده انگلیسی:

In this research the (Fe,Ti)3Al-Al2O3 nanocomposite was synthesized via the reduction of Fe2O3 by Al during mechanical alloying (MA). For this purpose the Al, Ti and Fe2O3 powders were mixed with molar ratio of 3:1:1in a planetary ball mill. The structural and morphology of powder particles during different milling times were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). In order to study the thermal behavior of powder particles, Heat treatment and differential thermal analysis (DTA) were done. It was found that, the reaction of nanocomposite formation is occurred in two stages during MA. The first and second reactions were reduction of Fe2O3 by Al and (Fe,Ti)3Al formation, respectively. The crystallite size and internal strain of powder particles for Al2O3 phase after 100 h of MA, were 20 nm and 3%, respectively. Also ball milling for long time led to the reduction of Fe2O3 by Al before Al melting during DTA.