بررسی واکنش ایلمنایت و مذاب آلومینیم جهت تعیین جزئی از مکانیزم تشکیل کامپوزیت Fe-TiC/Al2O3

یکی از انواع کامپوزیتهای موجود، کامپوزیتهای پایه فلزی تقویت شده با ذرات سرامیکی است که از آن میان، کامپوزیتهای آهنی تقویت شده با کاربید تیتانیم و آلومینا به علت دارا بودن خواص مناسبی چون سختی بالا، دمای کاری بالا، مقاومت به اکسیداسیون در دماهای بالا، استحکام کششی مناسب و چقرمگی شکست نسبتا خوب، کاربردهایی چون استفاده در ابزار برش، پوششهای مقاوم به سایش (دنده ها، شفت ها)، چرخ های آسیاب، مبدل های حرارتی دما بالا و توربین ها را پیدا کرده است. این نوع از کامپوزیتها را به روش های مختلفی می توان تولید کرد. از آن میان، روش سنتز احتراقی به علت دارا بودن مزایایی چون سرعت تولید بالا، عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و مصرف پایین انرژی، می تواند یکی از مهمترین روش های تولید این نوع از کامپوزیت ها به شمار رود. برای تامین ماده اولیه حاوی تیتانیم جهت تولید تقویت کننده TiC، از مواد متفاوتی چون مخلوط پودرهای تیتانیم و آهن یا ایلمنایت می توان استفاده کرد. از آنجا که پودر تیتانیم ماده اولیه ارزان قیمتی نیست، بهره گیری از ایلمنایت می تواند هزینه محصول تولیدی را تا حد زیادی کاهش دهد. در این مقاله ابتدا ایلمنایت خالص جهت رفع تاثیرات ناخالصی ها تولید شد. از آنجا که اغلب محققین اولین مرحله سنتز را در سیستم ایلمنایت، آلو مینیم و کربن، ذوب آلو مینیم و واکنش آن با ایلمنایت می دانند ، مخلوطی از ایلمنایت و آلومینیوم تهیه و تست DTA روی آن انجام شد. سپس با توجه به دماهای بحرانی نشان داده شده در این تست، آزمایشات طراحی و توسط آنالیزهای SEM و XRD واکنش های انجام شده، مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که در نسبت 1 به 2 ایلمنایت به آلومینیم، ایلمنایت با آلومینیم مذاب واکنش کرده و آهن و تیتانیا و آلومینا تولید می شود. با تغییر استوکیومتری و افزایش درصد آلومینیم، فازهای FeAl3 و TiAl3 به عنوان محصول جایگزین می گردد.

Keywords:

سنتز احتراقی , ایلمنایت , آلومینیم و کربن , کامپوزیت Fe-TiC/Al2O3