بررسی تاثیر حضور ذرات اکسید تیتانیوم در جلوگیری از رشد دانه‌های niti در فرآیند تف‌جوشی

یکی از مشکلات تف جوشی مواد نانو اندازه، رشد دانه در حین این فرایند است. از آنجایی که کارایی های منحصر به‌فرد مواد نانو تا زمانی که در محدوده اندازه زیر 100 نانومتر باشند، وجود دارد، به منظور جلوگیری از این پدیده و کاهش سرعت رشد دانه ها راهکارهای مختلفی از جمله افزودن ذرات اکسیدی اتخاذ می شود. در این پژوهش از ذرات اکسید تیتانیوم به علت دارا بودن پایداری حرارتی مناسب به میزان ده درصد برای جلوگیری از رشد دانه های آلیاژ نانوساختار niti در هنگام عملیات تف جوشی استفاده شد. چگونگی تاثیر ذرات اکسید تیتانیوم توسط آزمون های پراش پرتو ایکس و گرماسنج تفاضلی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور دو گروه نمونه تهیه شدند، یک گروه از نمونه ها بدون حضور اکسید تیتانیوم و گروه دیگر در حضور این اکسید مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج بررسی سنیتیکی در شرایط هم دما و غیرهم دما بر روی هر دو گروه نمونه نشان داد، رشد دانه ها بعد از فرایند، در حضور این اکسید تا دو برابر اندازه اولیه و قبل از تف جوشی رخ داد. اما میزان رشد در عدم حضور اکسید تیتانیوم تا پنج برابر افزایش یافت. علت این مسئله، میزان انرژی فعال سازی لازم برای رشد دانه ها است. این انرژی در نمونه بدون اکسید تیتانیوم برابر 31/85 کیلوژول و در نمونه با حضور ده درصد از این اکسید برابر 47/96 کیلوژول بوده است. همچنین نتایج برای دو گروه بدون اکسید و در حضور اکسید، برای سد انرژی جوانه زنی به ترتیب برابر 9/93 و 7/75 کیلوژول و برای انرژی فعال سازی رشد دانه به ترتیب 13/4 و 14/4 کیلوژول بر اساس داده های dsc محاسبه شد.

investigation on the presence of titanium oxide particles effect in preventing the growth of niti granules in the sintering process

grain growth during sintering of nanomaterial is one of the main drawback is this process. since the nanomaterials maintain their unique performance as long as their size dos not exceed a specific size range, various strategies, including the addition of oxide particles, are adopted to prevent this phenomenon and to slow down grain growth. in this research, titanium oxide particles were used to prevent the growth of niti nanostructured alloy grains during sintering operations due to their suitable thermal stability with amount of 10 wt.%. the effect of titanium oxide particles was investigated by x-ray diffraction (xrd) and differential scanning calorimetry (dsc) analyses. for this purpose, two groups of samples including with and without presence of titanium oxide were prepared and studied. the results of kinetic analysis on both sample groups showed that grain growth occurred after the process, in the presence of this oxide, up to twice the initial size and before sintering. but the growth rate in the absence of titanium oxide increased up to five times. the reason for this is the amount of activation energy required for grain growth. this energy was 31.85 kj in the sample without titanium oxide and 47.96 kj in the sample with the presence of 10% of this oxide. also, based on dsc data, the barrier energy were calculated as 9.93 and 7.75 kj, and the grain growth activation energy were calculated as 13.4 and 14.4 kj, for the samples with out and with titanium oxide respectively.