ساخت کامپوزیت های نانو و میکروساختار آلومینا / تیتانات آلومینیوم به روش درجا و بررسی خواص مکانیکی آنها

در رساله حاضر کامپوزیت¬های میکرو و نانو ساختار آلومینا-تیتانات آلومینیوم به منظور بهبود خواص مقاومت به شوک حرارتی، سینترپذیری و چقرمگی آلومینا تهیه و مورد مطالعه قرار گرفتند. دست¬یابی به فاز ثانویه al2tio5 طی واکنش افزودنی tio2 در دو مقیاس میکرونی و نانو با آلومینای میکرونی زمینه ممکن شد. شکل دهی نمونه¬های خام توسط پرس ایزواستاتیک سرد مخلوط پودری کامپوزیت¬ها انجام شد و نمونه¬ها در دماهای مختلف در کوره سینتر شدند. نتایج حاصل از آنالیز پراش اشعه x نشان داد که تشکیل فاز ثانویه متاثر از جوانه زنی و رشد بوده و در سرعت¬های گرمایش کمتر شرایط به نفع تشکیل بیشتر فاز ثانویه پیش می¬رود. پدیده میکروترک شدن خود به خودی در اندازه دانه¬های بیشتر از 5?m برای فاز ثانویه در نمونه¬های سینتر شده در دمای 1550°c اتفاق افتاده و باعث کاهش دانسیته و استحکام کامپوزیت¬های تهیه شده نسبت به نمونه¬های سینتر شده در دمای پایین¬تر می¬شود. میکروترک شدن دانه¬های تیتانات آلومینیوم در دسته صفحات (020) توسط نتایج آنالیز اشعه x با دقت بالا تایید شد. تشکیل فاز ثانویه نانوساختار در مرزدانه¬های آلومینا بصورت لایه¬های ظریف توسط تصاویر sem مشاهده و تایید شد. دانسیته نمونه¬های سینتر شده در دمای 1500°c از93.9% دانسیته تئوری در آلومینا به بیش از 97% در تمامی کامپوزیت¬ها افزایش یافت. مقاومت به شوک حرارتی اندازه گیری شده در آلومینای تکفاز از 230°c به 265°c در کامپوزیت میکرونی و 290°c در نانوکامپوزیت با ترکیب a-20at بهبود یافت. داده¬های آزمون سختی سنجی، کاهش در سختی کامپوزیت¬ها را در نتیجه¬ی افزایش اندازه دانه¬های زمینه و سختی کمتر فاز ثانویه نشان داد که بیشترین کاهش در حدود 30% برای ترکیب a-20at نسبت به آلومینا بود. نتایج آزمون اندازه گیری چقرمگی نشان¬دهنده رفتار منحنی r در چقرمگی برای تمامی نمونه¬ها بود. منحنی های افزایش چقرمگی با طول ترک بیشترین افزایش را برای نانوکامپوزیت a-20at نشان داد و مقدار آن از حدود 2.6 mpa?m به 5.5 mpa?m در بیشترین طول ترک، افزایش یافت. مکانیسم افزایش چقرمگی در کامپوزیت میکرونی پدیده پل¬زنی و در نوع نانو علاوه بر پل¬زنی، میکروترک شدن نیز ارزیابی شد.