بررسی اثر افزودن فاز تقویت کننده کاربید تیتانیم و بوراید تیتانیوم بر خواص مکانیکی و تریبولوژی کامپوزیت nial-tic-tib2 تولید شده به روش سنتز احتراقی

مقدمه: در این تحقیق کامپوزیت با زمینه ترکیب بین فلزی nialtictib2 با مقادیر مختلف فاز تقویت کننده سرامیکی tic+tib2 به صورت درجا و با استفاده از روش سنتز احتراقی خود پیش رونده (shs) تحت فشار از مخلوط پودری فشرده نیکل، آلومینیوم، تیتانیم و کاربید بور (b4c) تولید و خواص مکانیکی و سایشی آن بررسی شد.روش : با استفاده از گرمایش سریع القایی، سنتز نمونه ها انجام شده و از الگوهای پراش اشعه ایکس (xrd) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) همراه با آنالیز ﻃﯿﻒ ﺳﻨﺠﯽ ﭘﺮاﮐﻨﺪﮔﯽ اﻧﺮژی ﭘﺮﺗﻮ اﯾﮑﺲ (eds) در تشخیص فازهای تشکیل شده و مورفولوژی آن ها در کامپوزیت ها استفاده شد و آزمایش های میکروسختی سنجی و پین روی دیسک جهت ارزیابی خواص انجام گردید.یافته ها: بررسی های میکروسکوپی نشان داد که ذرات سرامیکی tictib2 بصورت یکنواخت در زمینه ای همگن از nial توزیع شده است. با افزایش درصد tictib2، میزان تخلخل کامپوزیت حاصله به دلیل بهبود سینتیک تشکیل فازهای سرامیکی محصول و شدت بالای واکنش افزایش یافت و از 24 درصد حجمی برای نمونه بدون عامل تقویت کننده به 39 درصد برای نمونه دارای 15 درصد فاز سرامیکی رسید. ارزیابی خواص تریبولوژی و میکروسختی کامپوزیت تولید شده نشان می دهد که حضور توزیع مناسبی از ذرات تقویت کننده در زمینه nial علیرغم اثر مخرب بوجود آمدن تخلخل های ساختاری با بالارفتن درصد فازهای سرامیکی، باعث بهبود خواص مکانیکی و تریبولوژیکی می گردد. حضور فازهای tictib2 در زمینه باعث افت قابل توجه در میزان کاهش وزن در آزمون پین روی دیسک شده، همچنین میزان سختی از 497 ویکرز برای نمونه nial بدون ذرات سرامیکی، به 1015 ویکرز برای نمونه حاوی 15 درصد ذرات تقویت کننده افزایش یافت.نتیجه گیری: سنتز احتراقی می تواند به عنوان روشی سریع و با مصرف کم انرژی برای تولید کامپوزیت های زمینه فلزی و بین فلزی با توزیع مناسبی ذرات تقویت کننده مورد استفاده قرار گیرد.

Effect of TiC and TiB2 Reinforcement Phase Addition on Mechanical and Tribological Properties of NiAl-TiC-TiB2 Composite Produced Through Combustion Synthesis Process

AbstractIntroduction: In this research, NiAlTiCTiB2 composites with different contents of TiCTiB2 were produced via the selfpropagating hightemperature synthesis (SHS) process using the exothermic reactions in compressed mixtures of Ni, Al, Ti, and B4C.Methods: The synthesis of composites was performed using induction assisted heating, and the formation of phases and the morphology of reinforcing particles were studied by Xray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques, respectively.Findings: Results indicate that the TiCTiB2 ceramic phases were successfully synthesized and dispersed throughout a NiAl matrix. By increasing the TiCTiB2 content, the porosity in the structure gets a rising trend due to the enhancement of reaction kinetics and intensity of the reaction, and reaches from 24 Vol.% in the sample without reinforcement phases to 39% in the sample with 15% of ceramic reinforcements. Evaluation of mechanical and tribological properties of the fabricated ceramic samples shows that   although the addition of TiCTiB2 increases the volume fraction of voids which cause destructive effects a desirable distribution of ceramic particles within the NiAl matrix leads to improved properties for the composite. The distribution of TiCTiB2 particles throughout the matrix results in a remarkable decrease in sample weight loss in the pinondisk wear test. Also, the microhardness mean values increase from 497 HV for the unreinforced NiAl sample to values up to 1015 HV for the composite sample containing 15% of reinforcing particles.