نویسندگان
دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران
چکیده
هدف از تحقیق حاضر، سنتز ترکیب سه تایی Ti0.4Ni0.5Nb0.1 به روش آلیاژسازی مکانیکی و ارزیابی ترمودینامیکی فازهای تشکیل‌شده به روش نیمه تجربی میدما است. به علاوه محصولات تولیدشده به روش‌های مختلف مشخصه‌یابی شده و فازهای نهایی در هر مرحله تعیین گردید. نتایج الگوی پراش پرتو ایکس نشان داد که در ساعات اولیه آسیاکاری محلول جامد Ni(Ti) تشکیل می‌شود، ولی نایوبیم به صورت نامحلول در شبکه باقی می‌ماند؛ پس از 5/7 ساعت آسیاکاری، ترکیب بین‌فلزی NiTi تشکیل می‌گردد. اما کماکان عنصر نایوبیم به صورت نامحلول باقی می‌ماند. با ادامه آسیاکاری، پس از 10 ساعت فاز آمورف تشکیل شده که با ادامه آسیاکاری باقی می‌ماند. مطالعه‌ی مورفولوژی محصولات آسیاکاری شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی با نشر میدانی نشان داد که ساختاری همگن پس از 20 ساعت آسیاکاری حاصل می‌شود که با ادامه آسیاکاری، در اثر به هم چسبیدن و جوش سرد منتج به محصولات درشت تر می‌شود. نتایج میکروسکوپی الکترونی عبوری موید حضور همزمان فازهای آمورف و نانو بلورهای بر مبنای ترکیب بین‌فلزی NiTi بود. بررسی‌های ترمودینامیکی سامانه‌های دوتایی نیکل-تیتانیم، نیکل-نایوبیم و تیتانیم-نایوبیم و سامانه سه‌تایی نیکل-تیتانیم-نایوبیم بر اساس مدل میدما تشکیل محلول جامد Ni(Ti) و عدم حلالیت نایوبیم را پیش‌بینی می نماید. این بررسی‌ها هم‌چنین نشان داد که به علت اختلاف ناچیز در مقدار انرژی آزاد گیبس، تشکیل فازهای آمورف و ترکیب بین‌فلزی NiTi در محصول نهایی آلیاژسازی مکانیکی ممکن است. بررسی‌های ترمودینامیکی بر اساس مدل میدما نشان از تطابق مناسب با نتایج تجربی آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودری با استوکیومتری Ni0.5Ti0.4Nb0.1 داشت.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Formation of amorphous and nano-crystalline phases via mechanical alloying of elemental powder with stoichiometric composition of Ni0.5Ti0.4Nb0.1 and their thermodynamic evaluation using Medima model
نویسندگان [English]
- Roozbeh Abbasi
- Seyed Farshid Kashani Bozorg
School of Metallurgy and Materials Engineering, College of Engineering, University of Tehran
چکیده [English]
Mechanical alloying of an elemental powder mixture with stoichiometric composition of Ti0.4Ni0.5Nb0.1 was conducted using planetary ball milling. The assessment of the formed phases was investigated using semi-empirical Miedema Model. In addition, the milled product was characterized using various techniques; X-ray diffraction studies revealed the formation of Ni (Ti) solid solution after the first hour of milling. However, dissolution of Nb was not found in neither of the other elements. After 7.5 h of milling, the formation of NiTi-based intermetallic compound begins while Nb is still remained as a free element. Finally, after 10h of milling, an amorphous phase was formed which remained for the next 10h. Field emission scanning electron microscopy investigations showed that a homogeneous structure is formed after 20h of milling, but further milling increases the product size due to agglomeration and cold welding of the relatively finer milling products. Transmission electron microscopy confirmed the presence of both the nano-crystalline NiTi intermetallic compound and amorphous phase. The experimental results were found to be in agreement with those of the thermodynamic calculations based on Miedema Model using Ni-Ti, Ni-Nb, Nb-Ti binary systems and Ni-Ti-Nb ternary system that predicted the formation of Ni (Ti) solid solution and immiscibility of Nb in Ti and Ni. In addition, a slight difference in the value of Gibss free energy of formation was found between the intermetallic compound and amorphous phase that confirms the their presence in the final milled product.
کلیدواژه‌ها [English]
- NiTiNb
- nano-structured materials
- mechanical alloying
- thermodynamic calculations based on Miedema Model
)