تولید بالک نانوساختار نقره در قالب گرافیتی و اینکونلی با فرایند تف جوشی جرقه پلاسمایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران.

2 مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران.

چکیده

روش تف‌جوشی جرقه پلاسمایی به عنوان روشی کارآمد در تولید مواد نانوساختار فلزی مطرح است. در این فرایند عموماً از قالب گرافیتی استفاده می‌گردد. محدودیت استفاده از قالب گرافیتی حداکثر فشار قابل اعمال ( MPa 100) در فرایند است. در این تحقیق اثر نوع قالب (قالب گرافیتی با فشار MPa 40 و قالب اینکونل با فشار MPa 250) بر ریزساختار و خواص نقره نانوساختار در فرایند تف‌جوشی جرقه پلاسمایی مورد ارزیابی قرار گرفته است. پودر اولیه با استفاده از دو قالب و فشار متفاوت به قطعات بالک نانوساختار نقره تبدیل گردید. تغییرات اندازه کریستالیت پودر و بالک‌ها، درصد نابجایی‌ها و کرنش شبکه قطعات نانوساختار نقره با استفاده از نتایج پراش پرتو ایکس محاسبه گردید. همچنین ریزساختار و ریزسختی نمونه‌ها به ترتیب با استفاده از FESEM و ریزسختی سنجی بررسی شد. در انتها رفتار تغییرشگل گرم نمونه بهینه در دمای بالا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشانگر افزایش اندازه کریستالیت به میزان 6 درصد در نمونه تهیه شده با قالب گرافیتی و فشار MPa 40 و کاهش اندازه کریستالیت به میزان 53 درصد در نمونه تهیه شده در قالب اینکونل با فشار MPa 250 است.تغییر در نوع قالب و فشار اعمالی اثر چندانی روی دانسیته نمونه‌های بالک نداشته ولی سختی نمونه در شرایط قالب اینکونلی افزایش 40 درصدی نسبت به نمونه تهیه شده در قالب گرافیتی نشان میهد. نتایح آزمون فشار روی نمونه بهینه در دمای بالا نشانگر رفتار سوپرپلاستیک این آلیاژ نانوساختار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Production of Nanostructured Silver in Graphite and Inconel dies by Spark plasma sintering

نویسندگان [English]

  • Peyman Falak 1
  • Iman Ebrahimzadeh 2
1 Advanced Materials Research Center, Department of Materials Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University
2 Advanced Materials Research Center, Department of Materials Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University
چکیده [English]

Plasma spark sintering is an effective method for producing nanostructured metal materials. In this process, a graphite die is usually used. The limitation of graphite die is using this die at higher pressure of 100 MPa. In this research, the simultaneous effect of the pressure and type of die (graphite die with a pressure of 40 MPa and Inconel die with a pressure of 250 MPa) on the microstructure and the properties of nanostructured silver in the spark plasma sintering process were evaluated. The first nanostructured powder with a 47nm crystallite was transformed into two nanoscale silver pieces using two different dies and pressures. Changes in the crystallite size of the powder and the bulks, the percentage of dislocations and the strain of the nanostructured silver bulks were calculated using the X-ray diffraction results. Microstructure and micro hardness of samples were also investigated using FESEM and micro hardness tests, respectively.The results indicate that the increase in crystallite size was 6% in a specimen prepared with a graphite die and 40 MPa pressure and reduce 53% in a crystallite size of a sample prepared in an Inconel die with a pressure of 250 MPa. The change in the type of mold and the applied pressure has no effect on the density of the bulk samples, but the hardness of the sample in the case of Inconel die conditions is increased by 40% compared to the sample prepared in graphite die.High temperature pressure tests show superplasticity behavior nanostructured silver at high temperature.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanostructured silver
  • Spark Plasma Sintering
  • graphite die
  • Inconel die