ساخت قطعات بالك Al-TiB2 نانو ساختار با استفاده از آلياژسازي مكانيكي و سينتر پلاسمايي جرقه اي

Fabrication of bulk Al-TiB2 nanocomposite by spark plasma sintering of mechanically alloyed powder

قطعات بالك كامپوزيت هاي Al-TiB2 نانو ساختار بصورت درجا و با استفاده از فرايند آلياژسازي مكانيكي و سينتر پلاسماي جرقه اي با موفقيت ساخته شد و ساختار ميكروسكوپي و پايداري حرارتي آن مورد ارزيابي قرار گرفت. فرايند آلياژ مكانيكي دو مرحله اي با هدف جلوگيري از تشكيل تركيبات ناخواسته، جهت توليد پودر Al-TiB2 حاوي 20 درصد وزني TiB2 به صورت درجا پيشنهاد شد. پودر كامپوزيت Al-TiB2 حاصل از آلياژسازي مكانيكي، با استفاده از فرايند سينتر پلاسمايي جرقه اي متراكم شد. به منظور شناسايي فازهاي موجود از پراش پرتو ايكس (XRD) استفاده شد. مرفولوژي و ريزساختار سطح مقطع ذرات پودر و نمونه هاي سينتر شده با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) بررسي و از ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) نيز جهت مطالعه دقيق ريزساختار و بررسي اندازه دانه ها استفاده شد. پودر و قطعات سينتر شده تحت آزمايش سختي سنجي قرار گرفت. يافته هاي آزمايشي نشان داد كه فرايند دو مرحله اي آلياژسازي مكانيكي منجر به توليد پودر نانو كامپوزيت Al-TiB2 با توزيع يكنواختي از ذرات فاز TiB2 با اندازه متوسط 90nm در زمينه آلومينيم گرديد. پودر حاصل از پايداري فازي در دماي بالا برخوردار بوده و فاز ناخواسته اي در پودر و قطعات متراكم مشاهده نشد. اندازه ذرات TiB2 پس از سينترينگ نسبت به پودر آلياژسازي مكانيكي شده رشد قابل ملاحظه اي نداشت. قطعات سينتر شده نانو كامپوزيت Al-20wt.%TiB2 داراي سختي 196 ويكرز مي باشد كه در مقايسه با ساير كامپوزيت هاي زمينه آلويمينيم كه با روش هاي ديگر ساخته شده اند بيشتر است.

Production of Al-TiB2 nanocomposite powder was studied by using mechanical alloying (MA). The target was to obtain Al-20 wt. % TiB2 metal matrix nanocomposite by by mechanical alloying (MA) of pure Ti, B and Al powder mixture. A double step process was used to prevent the formation of undesirable phases like Al3Ti intermetallic compound, which has been described in our previous papers. The resultant powder was consolidated by spark plasma sintering (SPS) followed up by hot extrusion. The structural characteristics of powder particles and sintered samples were studied by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Hardness measurements were conducted on the cross section of powder particles and sintered sample.