تشکیل فازهای آمورف و نانو بلور از آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودری عنصری با استوکیومتری Ni0.5Ti0.4Nb0.1 و بررسی ترمودینامیکی آنها براساس مدل میدما

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران

2 دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران

doi
10.30501/jamt.2635.70256
چکیده

هدف از تحقیق حاضر، سنتز ترکیب سه تایی Ti0.4Ni0.5Nb0.1 به روش آلیاژسازی مکانیکی و ارزیابی ترمودینامیکی فازهای تشکیل‌شده به روش نیمه تجربی میدما است. به علاوه محصولات تولیدشده به روش‌های مختلف مشخصه‌یابی شده و فازهای نهایی در هر مرحله تعیین گردید. نتایج الگوی پراش پرتو ایکس نشان داد که در ساعات اولیه آسیاکاری محلول جامد Ni(Ti) تشکیل می‌شود، ولی نایوبیم به صورت نامحلول در شبکه باقی می‌ماند؛ پس از 5/7 ساعت آسیاکاری، ترکیب بین‌فلزی NiTi تشکیل می‌گردد. اما کماکان عنصر نایوبیم  به صورت نامحلول باقی می‌ماند. با ادامه آسیاکاری، پس از 10 ساعت فاز آمورف تشکیل شده که با ادامه آسیاکاری باقی می‌ماند. مطالعه‌ی مورفولوژی محصولات آسیاکاری شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی با نشر میدانی نشان داد که ساختاری همگن پس از 20 ساعت آسیاکاری حاصل می‌شود که با ادامه آسیاکاری، در اثر به هم چسبیدن و جوش سرد منتج به محصولات درشت تر می‌شود. نتایج میکروسکوپی الکترونی عبوری موید حضور همزمان فازهای آمورف و نانو بلورهای بر مبنای ترکیب بین‌فلزی NiTi بود.  بررسی‌های ترمودینامیکی سامانه‌های دوتایی نیکل-تیتانیم، نیکل-نایوبیم و تیتانیم-نایوبیم و سامانه سه‌تایی نیکل-تیتانیم-نایوبیم بر اساس مدل میدما تشکیل محلول جامد Ni(Ti) و عدم حلالیت نایوبیم را پیش‌بینی می نماید. این بررسی‌ها هم‌چنین نشان داد که به علت اختلاف ناچیز در مقدار انرژی آزاد گیبس، تشکیل فازهای آمورف و ترکیب بین‌فلزی NiTi در محصول نهایی آلیاژسازی مکانیکی ممکن است. بررسی‌های ترمودینامیکی بر اساس مدل میدما نشان از تطابق مناسب با نتایج تجربی آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودری با استوکیومتری Ni0.5Ti0.4Nb0.1 داشت.