تحليل عوامل ترموديناميكي مؤثر بر تشكيل محلول جامد فوق اشباع نانوساختار در دستگاه آلياژي مس-آهن با آلياژسازي مكانيكي

Analysis of Thermodynamics Factors Affecting The Formation of Nanostrucured Super Saturated Solution in Mechanical Alloying of The Cu-Fe System

در این پژوهش، عوامل ترمودینامیكی مؤثر در تشكیل محلول¬های غیرتعادلی در فرایند آلیاژسازی مكانیكی تحلیل شده‌اند. انرژی فصل مشترك، انحنای فصل مشترك و انرژی ذخیره شده در فاز بی‌شكل، عواملی هستند كه در این پژوهش بررسی ‌شده‌اند. برای این‌منظور، ابتدا یك مدل هندسی- آماری برای تحلیل مجموعه‌های نانوساختار دوفازی ارائه شد. سپس، نمونه¬هایی با نسبت وزنی برابر از مس و آهن به‌روش مكانیكی آلیاژسازی شدند و نتایج بررسی¬های عملی XRD و TEM با مدل¬سازی انجام شده ادغام شدند. به این ترتیبت، عوامل فوق‌الذكر در دستگاه آلیاژی مس- آهن تحلیل و مقایسه شدند. نشان داده شد كه مقدار بالای حد حلالیّت در این دستگاه، با تشكیل مداوم مناطق چند نانومتری بی‌شكل و تبدیل آن‌ها به محلول جامد امكان‌پذیر است.

In this study, the thermodynamic factors with effects on the formation of non-equilibrium solutions in mechanical alloying have been investigated. The analyzed factors were the interface energy, the interface curvature and the stored energy of amorphous phase. For this purpose, a geometrical model with statistical considerations was first developed in order to investigate the dual-phase nanostructured systems. The mechanically alloyed Cu-Fe samples with the same weight percents were then prepared. The results of experimental XRD and TEM investigations were combined with those obtained from modeling. A comparative study was conducted for the effects of the mentioned factors. It was shown that the high solubility limit in the Cu-Fe system can be obtained by the continuous formation of amorphous nanometric regions and their subsequent transformation to solid solutions.