تأثیر روش ساخت و متغیرهای آن بر ترکیب فازی، ریزساختار و خواص سرمتهای آلومینیم- آلومینا

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه یزد

چکیده

سرمتها مواد مرکب زمینه سرامیکی هستند که بهدلیل حضور فاز دوّم فلزی، افزون بر خواص و مزایای یک سرامیک، دارای چقرمگی و مقاومت به شوک حرارتی نیز میباشند. سرمتهای پایه آلومینا، بهدلیل پایداری حرارتی و شیمیایی و مقاومت به سایش بالا، گسترش بیشتری یافتهاند. در این تحقیق، تأثیر متغیرهای فرایند ساخت سرمتِ آلومینیم- آلومینا به دو روش درجا و متالورژی پودر (با استفاده از محیط معمولی با لایهی محافظ از کُک و آلومینا) بر ریزساختار (بهکمک SEM)، ترکیب فازی (با آزمون XRD) و خواصی مانند سختی، استحکام، چقرمگی و چگالی نسبی ارزیابی شده است. از روش DTA برای بررسی نقش محیط و دما بر پدیدهی اکسایش و تغییرات فازی در اکسید آلومینیم استفاده شد. نتایج بررسیهای DTA نشان دادند که در سرمت 30%Al-Al2O3 و در دمای بالاتر از C°500، پیکهای گرمازا مربوط به اکسایش و در دمای C°1100 پیک گرماگیر مربوط به تبلور اکسید آلومینیم بیشکل که با اکسایش آلومینیم شکل گرفته است، ظاهر میشود. نتایج آزمون XRD نشان دادند که پیکهای مربوط به فاز فلزی آلومینیم در نمونههای تفجوشی شده با استفاده از لایهی محافظ، کمی ضعیفتر از این پیکها در شرایط استفاده از محیط آرگون میباشند. نتایج مربوط به اندازهگیری خواص و مطالعات ریزساختاری نشان دادند که بهترین خواص مربوط به نمونههای سرمتِ تهیه شده بهروش درجا میباشد. برای نمونههای متالورژی پودر، بهترین شرایط ساخت در دمای تفجوشی C 1550-1500 و با استفاده از 20 درصد فاز فلزی بهدست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Fabrication Parameters on Phase Composition, Densification and Mechanical Properties of Aluminum-Alumina Cermets

نویسندگان [English]

  • L Phazeli
  • Mehdi kalantar
  • masoud moshrefi far
چکیده [English]

As a high temperature structural ceramic, cermets exhibit less brittleness than ceramic-ceramic composites or monolithic ceramics owing to the presence of a ductile metal second phase in their microstructure. These cermets can, therefore, be used in applications where the abrasive, creep and thermo-mechanical resistance are required. In the present study, aluminum-alumina cermets with different amounts of aluminum were fabricated at different heat treatment temperatures. In order to evaluate the optimum manufacturing conditions, specimens with different aluminum contents were subjected to DTA and TGA analyses. In addition, microscopic observations, phase analyses, and toughness, strength and hardness measurements were performed using SEM, XRD, three-point bending testing and Vickers hardness testing methods, respectively. The results of DTA and XRD analyses showed that for the oxidizing atmosphere and high amounts of aluminum, there is an exothermic peak corresponding to the oxidation of aluminum and an endothermic peak corresponding to the phase transformation of Al2O3. Higher amounts of aluminum in starting materials caused an increase in the density and toughness, and a decrease in the hardness of the cermet specimens sintered at 1550°C, however, their strength increased when up to 20% aluminum was added. In addition, for the case of 30%Al-Al2O3 cermet, the strength and density increased as the temperature increased up to 1500 ºC, while the toughness increased up to 1550 °C. The oxidation of aluminum phase was also found to be of great importance, hence, it was concluded that the optimized properties may only be obtained using an argon atmosphere.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alumina-based cermets
  • Aluminum
  • Sintering
  • Mechanical properties
  • Microstructure