فهرست مطالب
عنوان صفحه
فهرست مطالب… هشت
فهرست شکلها یازده
فهرست جدولها چهارده
چکیده. 1
فصل اول : مقدمه. 2
فصل دوم : مروری بر مطالب…. 5
2-1 سیستم دوتایی Mo-Si 5
2-2 چیدمان اتمی در MoSi2 6
2-3 اکسیداسیون MoSi2 7
2-4 خواص مکانیکی MoSi2 8
2-4-1 چقرمگی شکست… 8
2-4-2 تغییر شکل خزشی.. 8
2-4-3 استحکام و انعطافپذیری.. 9
2-5 کاربردهای MoSi2 9
2-6 روشهای تولید MoSi2 9
2-6-1 سنتز احتراقی.. 9
2-6-2 آلیاژسازی مکانیکی.. 10
2-6-3 واکنش خودپیشرونده (با نیروی محرکه) مکانیکی.. 10
2-6-4 رسوب شیمیایی فاز بخار. 10
2-7 مشخصههای فرایند سنتز احتراقی.. 10
2-7-1 ترمودینامیک واکنشهای سنتز احتراقی.. 11
2-7-2 سینتیک واکنشهای سنتز احتراقی.. 15
2-7-3 ساختار موج احتراق.. 17
2-7-4 ناپايداري در موج احتراق.. 18
2-8 پارامترهاي مؤثر بر فرايند سنتز احتراقي.. 19
2-8-1 دماي اشتعال.. 19
2-8-2 روش شعلهوري.. 20
2-8-3 سرعت گرمکردن.. 20
2-8-4 چگالی خام. 20
2-8-5 اندازه ذرات پودرهای اولیه. 20
2-8-6 ابعاد و شکل نمونه خام. 21
هشت |
2-8-7 عوامل رقيقكننده. 21
2-9 سنتز احتراقی MoSi2 21
2-10 عوامل مؤثر بر سنتز احتراقی MoSi2 23
2-10-1 تأثیر اندازه ذرات مولیبدن.. 23
2-10-2 تأثیر سرعت حرارتدهی.. 25
2-10-3 تأثیر نوع اتمسفر. 25
2-11 روشهای بهبود خواص MoSi2 26
2-11-1 اثر آلومینیم بر خواص مکانیکی MoSi2 26
2-11-2 اثر آلومینیم بر رفتار اکسایشی MoSi2 28
2-12 سنتز MoSi2 در حضور آلومینیم.. 31
2-13 اکسیداسیون ذرات پودری آلومینیم.. 33
2-14 جمعبندی.. 35
فصل سوم : مواد و روش انجام آزمایش…. 36
3-1 مواد اولیه. 36
3-2 روش انجام آزمایشها 39
3-2-1 روش آمادهسازی نمونهها 39
3-2-2 روش احتراق نمونهها 39
3-2-3 کدگذاری نمونههای مورد آزمایش…. 40
3-2-4 نحوهی بررسی مکانیزم شکلگیری MoSi2 در حضور و بدون حضور آلومینیم.. 40
3-2-5 نحوهی بررسی پروفیل حرارتی و سرعت جبههی احتراق.. 41
3-2-6 نحوهی بررسی اکسیداسیون نمونههای سنتز شده. 42
3-3 آزمونهای مربوط به ارزیابی و مشخصهیابی محصول سنتز احتراقی.. 42
3-3-1 فازشناسی محصول.. 42
3-3-2 بررسی ساختار میکروسکوپی، آنالیز محصول و تعیین درصد تخلخل.. 42
3-4 روندنمای انجام پروژه. 43
فصل چهارم : نتایج و بحث…. 44
4-1 بررسی ترمودینامیکی تشکیل ترکیب بین فلزی MoSi2 44
4-1-1 محاسبه تئوری دمای آدیاباتیک واکنش تشکیل MoSi2 44
4-1-2 محاسبه تئوری دمای آدیاباتیک واکنش تشکیل MoSi2 در حضور آلومینیم.. 45
4-1-3 بررسی معیارهای خودپیشروندگی واکنش تشکیل ترکیب بین فلزی MoSi2 46
4-1-4 بررسی معیارهای خودپیشروندگی واکنش تشکیل ترکیب بین فلزی MoSi2 در حضور آلومینیم.. 47
4-2 بررسی تشکیل MoSi2 طی فرایند سنتز احتراقی.. 47
4-2-1 بررسی تشکیل MoSi2 از مخلوط پودری Mo و Si طی فرایند SHS. 47
4-2-2 بررسی تشکیل MoSi2 از مخلوط پودری Mo و Si طی فرایند TE.. 51
نه |
4-3-3 تأثیر حضور آلومینیم بر تشکیل MoSi2 طی فرایند SHS. 52
4-3-4 تأثیر حضور آلومینیم بر تشکیل MoSi2 طی فرایند TE.. 58
4-4 بررسی مکانیزم شکلگیری MoSi2 در حضور آلومینیم طی فرایند سنتز احتراقی.. 60
4-4-1 تعیین مکانیزم تشکیل MoSi2 در حضور آلومینیم با استفاده از روش کوئنچ کردن.. 60
4-4-2 بررسی پروفیلهای دمایی درتشکیل MoSi2 با حضور آلومینیم طی فرایند SHS. 66
4-4-3 بررسی تأثیر آلومینیم بر سرعت جبهه احتراق تشکیل MoSi2 طی فرایند SHS. 70
4-4-4 تأثیر حضور آلومینیم بر دما و زمان شروع سنتز TE.. 72
4-5 بررسی درصد تخلخل نمونههای تولید شده طی فرایند سنتز احتراقی.. 74
4-6 جمعبندی اثر آلومینیم روی فرایندهای سنتز احتراقی MoSi2 77
4-7 اکسیداسیون MoSi2 78
4-7-1 بررسی اکسیداسیون MoSi2 تشکیل شده طی فرایند SHS. 78
4-7-2 تأثیر حضور آلومینیم بر اکسیداسیون MoSi2 تشکیل شده طی فرایند SHS. 80
فصل پنجم : نتیجهگیری و پیشنهادات… 85
5-1 نتیجهگیری.. 85
5-2 پیشنهادات… 87
مراجع.. 88
ده |
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل 2-1 نمودار دوتایی سیستم Mo–Si در مقایسه با اطلاعات تجربی.. 6
شکل 2-2 نمودار فازی سیستم Mo–Si در مجاورت MoSi2 الف) توسط وچنیکوف، ب) توسط فرانکویژ و پرپزکو. 7
شکل 2-3 واحد شبکه MoSi2، الف) فواصل بین اتمی در صفحه اتمی (110)، ب) تصویر سه بعدی.. 7
شکل 2-4 ارتباط بین دمای آدیاباتیک و نسبت آنتالپی به ظرفیت حرارتی ویژه محصولات… 13
شکل 2-5 الف) منحنی مدل بوون با استفاده از اطلاعات تجربی، ب) واکنشهای مختلف و موقعیت آنها در مدل بوون.. 14
شكل 2-6 طرح نمادینی از ساختار موج احتراق در شرايط ايدهآل.. 17
شكل 2-7 طرح نمادینی از ساختار حقيقي موج احتراق در حالت غیرهمگن.. 18
شكل 2-8 سیکل دمايي نمونه در حين فرايند سنتز احتراقي.. 19
شكل 2-9 طرح نمادینی از شكلگيري MoSi2 در فرایند SHS. 22
شکل 2-10 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از محصولات واکنش…. 23
شکل 2-11 طرح نمادین نمونه کوئنچ شده و تصاویر نمونه آمادهسازی شده در طول نواحی محترق شده. 24
شکل 2-12 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از یک ذره مولیبدن باقیمانده و محصور شده توسط محصولات… 24
شکل 2-13 تغییرات چقرمگی شکست MoSi2 آلیاژی شده با آلومینیم.. 27
شکل 2-14 تغییرات سختی MoSi2 آلیاژی شده با آلومینیم.. 28
شکل 2-15 مقایسه مقاومت به اکسیداسیون سیکلی دو ماده Mo(Si0.8-Al0.2)2 و MoSi2 در دماهای پایین.. 30
شکل 2-16 مقاومت به اکسیداسیون سیکلی دو ماده Mo(Si0.8-Al0.2)2 و MoSi2 در دماهای 900 و 1200 درجه سانتیگراد. 30
شکل 2-17 تغییرات وزن نمونههای MoSi2 و Mo(Si,Al)2 تحت آزمون اکسیداسیون در دماهای مختلف … 31
شکل 2-18 نمودارهای همدمای سیستم Al-Mo-Si الف) در دمای 1000 و ب) در دمای 1400 درجه سانتیگراد. 32
شکل 2-19 تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی با دو بزرگنمایی متفاوت از تراوش مذاب آلومینیم… 34
شکل 2-20 تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از ترکیدن ذرات مذاب آلومینیم … 35
شکل 3-1 تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از ذرات پودری مواد اولیه، الف)سیلیسیم، ب)مولیبدن، ج)آلومینیم.. 37
شکل 3-2 الگوی پراش پرتو ایکس از ذرات پودری مواد اولیه، الف)سیلیسیم، ب)مولیبدن، ج)آلومینیم.. 38
شکل 3-3 تصویر راکتور مورد استفاده برای انجام سنتز احتراقی خودپیشرونده. 39
شکل 3-4 قالب مسی برای کوئنچ کردن نمونههای SHS، الف)تصویر قالب مسی، ب)طرح نمادینی از قالب مسی.. 41
شکل 3-5 طرح نمادینی از ثبت سیکل دمایی و نحوه قرارگیری ترموکوپل در نمونه. 41
شکل 3-6 روندنمای انجام پروژه. 43
شکل 4-1 تصاویر احتراق و حرکت جبهه احتراق برای نمونه S0 در زمانهای مختلف در اتمسفر، الف) هوا، ب)آرگون.. 49
شکل4-2 الگوهای پراش پرتو ایکس نمونه S0 در اتمسفر هوا و آرگون.. 50
شکل4-3 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی نمونهS0 در اتمسفر هوا 50
شکل4-4 میکرو آنالیز عنصری EDS روی دو نقطه از نمونه S0 مربوط به شکل 4-3، الف) شماره 1، ب) شماره 2. 50
شکل 4-5 تصاویر سنتز انفجاری نمونه E0 در اتمسفر هوا و در زمانهای مختلف…. 51
یازده |
شکل 4-6 الگوهای پراش پرتو ایکس نمونه E0 در اتمسفر هوا و آرگون.. 52
شکل 4-7 سیستم دوتایی، الف) Al-Si و ب) Al-Mo. 53
شکل 4-8 تصاویر احتراق و حرکت جبهه احتراق در اتمسفر هوا در زمانهای مختلف … 54
شکل 4-9 مقایسه الگوهای پراش پرتو ایکس برای نمونههای S4 و S10 در اتمسفر هوا 55
شکل 4-10 تصاویر احتراق و حرکت جبهه احتراق در اتمسفر آرگون در زمانهای مختلف… 56
شکل 4-11 مقایسه الگوهای پراش پرتو ایکس برای نمونههای S4 و S10 در اتمسفر آرگون.. 57
شکل 4-12 تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی در اتمسفر هوا برای نمونههای، الف) S4 و ب) S10. 58
شکل 4-13 تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی در اتمسفر آرگون برای نمونههای، الف) S4 و ب) S10. 58
شکل 4-14 مقایسه الگوهای پراش پرتو ایکس نمونههای E4 و E10 در اتمسفر هوا در دمای 750 درجه سانتیگراد. 59
شکل 4-15 مقایسه الگوهای پراش پرتو ایکس نمونههای E4 و E10 مختلف در دمای 750 درجه سانتیگراد … 60
شکل 4-16 تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی در دمای 750 درجه سانتیگراد و اتمسفر هوا … 61
شکل 4-17 تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی در دمای 800 درجه سانتیگراد و اتمسفر هوا … 61
شکل 4-18 تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی نمونه S7 کوئنچ شده در قالب مسی.. 62
شکل 4-19 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی و آنالیز عنصری EDS به صورت مَپ برای نمونه S7 … 63
شکل 4-20 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از منطقه جبهه واکنش برای نمونه S7 کوئنچ در قالب مسی.. 63
شکل 4-21 میکرو آنالیز عنصری EDS روی چهار نقطه از منطقه جبهه واکنش برای نمونه S7 … 64
شکل 4-22 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی و آنالیز عنصری EDS از منطقه محصولات مربوط به نمونه S7 … 65
شکل 4-23 طرح نمادینی از مکانیزم تشکیل ترکیب Mo(Si,Al)2 طی فرایند SHS. 65
شکل 4-24 سیکل دمایی نمونه S0 در اتمسفر هوا 66
شکل 4-25 سیکل دمایی نمونه S0 در اتمسفر آرگون.. 67
شکل 4-26 سیکل دمایی در اتمسفر هوا برای نمونههای، الف) S4، ب) S7 و ج) S10. 68
شکل 4-27 سیکل دمایی در اتمسفر آرگون برای نمونههای، الف) S4، ب) S7 و ج) S10. 69
شکل 4-28 بررسی سرعت جبهه احتراق در نمونههای SHS با درصدهای مختلف آلومینیم در اتمسفر هوا در مقاطع مختلف…. 71
شکل 4-29 بررسی سرعت جبهه احتراق در نمونههای SHS با درصد مختلف آلومینیم در اتمسفر آرگون در مقاطع مختلف…. 72
شکل 4-30 طرح نمادینی از تشکیل ترکیب Mo(Si,Al)2 طی فرایند TE.. 73
شکل 4-31 تصاویر میکروسکوپی نوری برای نمونههای فرایند SHS در اتمسفر الف، ب، ج) S4، S7 و S10 … 74
شکل 4-32 بررسی درصد تخلخل در فرایند SHS با درصدهای وزنی مختلف آلومینیم در اتمسفر هوا و آرگون.. 75
شکل 4-33 تصاویر میکروسکوپی نوری در دمای 750 درجه سانتیگراد برای نمونههای فرایند TE … 76
شکل 4-34 بررسی درصد تخلخل در فرایند TE در دمای 750 درجه سانتیگراد در اتمسفر هوا و آرگون … 76
شکل 4-35 تصاویر میکروسکوپی نوری نمونه E4 در دمای و اتمسفر مختلف … 77
شکل 4-37 بررسی اکسیداسیون نمونه S0 در دماهای پایین.. 79
شکل 4-38 الگوی پراش پرتو ایکس نمونه S0 تحت آزمون اکسیداسیون در دماهای 400 و 500 درجه سانتیگراد. 79
شکل 4-39 طرح نمادینی از تبخیر اکسید مولیبدن و خروج آن از سیستم با افزایش دما 80
شکل 4-40 تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی نمونهS0 تحت آزمون اکسیداسیون با بزرگنمایی مختلف … 80
دوازده |
شکل 4-41 بررسی اکسیداسیون نمونههای S0 و S10 در دمای 500 درجه سانتیگراد. 81
شکل 4-42 الگوی پراش پرتو ایکس نمونه S10 در دمای 500 درجه سانتیگراد پس از 12 ساعت… 81
شکل 4-43 تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی نمونههای فرایند SHS تحت آزمون اکسیداسیون … 82
شکل 4-45 بررسی اکسیداسیون نمونههای S0 و S10 در دمای 850 درجه سانتیگراد. 83
شکل 4-46 الگوی پراش پرتو ایکس نمونه S10 تحت آزمون اکسیداسیون در دمای 850 درجه سانتیگراد … 84
سیزده |
فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول 2-1 مقایسه دماهای آدیاباتیک محاسبه شده و احتراق عملی برای چند سیستم.. 13
جدول 2-2 پیشبینی انجام واکنشهای SHS برای سیستمهای مختلف، بر اساس مدل بوون.. 15
جدول 2-3 انواع سیلسیدها با قابلیت آلیاژشوندگی با MoSi2 26
جدول 3-1 مشخصات مواد پودری استفاده شده. 36
جدول 3-2 کدگذاری نمونههای مورد آزمایش سنتز احتراقی.. 40
جدول 4-1 تغییرات زاویه و جابجایی پیکهای MoSi2 برای نمونههای S0، S4 و S10 در اتمسفر هوا 55
جدول 4-2 تغییرات زاویه و جابجایی پیکهای MoSi2 برای نمونههای S0، S4 و S10 در اتمسفر آرگون.. 57
جدول 4-3 تغییرات زاویه و جابجایی پیکهای MoSi2 برای نمونههای E0، E4 و E10 در اتمسفر هوا … 59
جدول 4-4 تغییرات زاویه و جابجایی پیکهای MoSi2 برای نمونههای E0، E4 و E10 در اتمسفر آرگون … 60
جدول 4-5 زمان شروع واکنش TE با افزایش درصد وزنی آلومینیم بر حسب ثانیه در دماهای مختلف در اتمسفر هوا 72
جدول 4-6 زمان شروع واکنش TE بر حسب ثانیه با افزایش درصد وزنی آلومینیم در دماهای مختلف در اتمسفر آرگون.. 73
چهارده |