بررسي سنتز تركيبات آلومينايد آهن به روش سنتز احتراقي فعال شده مكانيكي در راكتور احتراق

Investigation of Iron Aluminides Compounds Synthesis by Mechanical Activation Combustion Synthesis in Combustion Reactor

از ميان تركيبات اينترمتاليك واقع شده در سيستم دو تايي Fe-Al كه به آلومينايدهاي آهن معروف هستند دو تركيب FeAl و Fe3Al از ديگر تركيبات كاربردهاي بيشتري دارند. از جمله اين كاربردها مي توان به المنت حرارتي، ديسك (كلاج)، فيلتر گازي دما بالا، غلاف لوله، راهگاه هاي تخليه و مبدل هاي كاتاليستي در اتومبيل اشاره داشت. از ميان روشهاي سنتز اين تركيبات كه به دو طيف فناوريهاي بر پايه ريخته گري و متالورژي پودر قالب تفكيك است، روش سنتز احتراقي خود گستر (SHS) اخيرا مورد توجه زيادي قرار گرفته است. از طرف ديگر يكي از ابزارهاي رسيدن به ساختارهاي نانو از بستر روش SHS، فعال سازي مكانيكي پودر اوليه توسط آسياي پر انرژي است. هدف از اجراي اين پروژه بهينه سازي عوامل موثر بر سنتز خود احتراقي فعال شده مكانيكي آلومينايدهاي آهن در راكتور احتراق بود. ابتدا مواد اوليه بر اساس استوكيومتري يك به يك آهن و آلومينيم (Fe/Al=1/1) انتخاب و سپس فرايند اختلاط و خردايش در اسياب سياره اي در زمان هاي 4 و 6 و 8 و 10 ساعت اجرا شد. در ادامه پودرهاي آسياب شده توسط پرس تك محور به شكل قرص فشرده شد. سپس نمونه هاي فشرده شده خام به راكتور احتراق تحت اتمسفر خلاء ارسال شدند. در نهايت نمونه ها تحت آناليزهاي فازي به كمك روش XRD و مطالعات ريزساختاري بوسيله SEM قرار گرفتند. نتايج بدست آمده حاكي از اين بود كه نمونه هاي سنتز شده با افزايش زمان آسياب مواد اوليه آنها تا 8 ساعت، به فازهاي مطلوب FeAl و Fe3Al رسيده بودند و ادامه آسياب تا 10 ساعت بر رديابي اين فازها تاثيري نداشت. اندازه گيري ابعاد بلوركهاي اين نمونه ها بر اساس پهن شدگي پيكها، رقم حدود 70 نانومتر را نشان داد. به نظر مي رسد علي رغم اينكه نمونه حين سنتز دماهاي بالايي را تجربه كرده است منتهي فرصت براي رشد بلوركها بدليل كاهش سريع دماي نمونه تا محيط فراهم نشده است. تصاوير بدست آمده از ريز ساختار نمونه ها نشان داد كه ريز ساختار نهايي نمونه ها بر اساس زمانهاي آسياب مختلف و انتشار موج احتراق، از ريز ساختارهاي متخلخل و غير يكنواخت تا ريز ساختارهاي يكپارچه ناشي از ذوب نمونه حين سنتز متغيير بود.

FeAl and Fe3Al are two compounds on Fe-Al binary system that more industrial applications have been found for them than other compounds on this system recently. Fe-Aluminides as engineering materials have very applications in different industrials such as: vehicle, aerospace, heating elements, high temperature gas filters… The aim of this research was optimizing of MASHS synthesis parameters for obtaining of desirable compounds; FeAl and Fe3Al as major phases in synthesized samples. Initially, raw materials (Fe and Al powders) were weighted based on stoichiometry as Fe/Al=1/1. After this step, the weighted powders were mixed and milled in planetary mill at 4, 6, 8 and 10 hours. After, milled powders were compacted to pellets form by uniaxial press. of Green compacts were sent to reactor combustion. Finally, milled powders and synthesized samples were analyzed by XRD and synthesized samples analyzed by SEM. The XRD results proved the synthesized samples were only consisted of FeAl and Fe3Al (desirable phases) by increasing of milling time up to 8h. The crystalitte size of this sample had determined as about 70nm. However, samples phases (FeAl and Fe3Al) hadn’t affected by increasing of milling time up to 10h. The SEM fractographs of synthesized samples showed final microstructure of samples mostly was affected by synthesis mode and type of detected phases based on variation of milling times therefore the different microstructures of products viewed such as: in porous and hetrogenous to dense and homogenous microstructures by locally melting of synthesized sample .