خواص کامپوزیت اکسترودشده تیتانیوم تولید شده به روش تفجوشی پلاسمای جرقه ای

خواص دمابالای کامپوزیت های اکسترود شده تیتانیوم تولیدشده از پودر تیتانیوم پوشش دهی شده با نانولوله های کربن بوسیله تفجوشی پلاسمای جرقه ای و اکستروژن داغ

High-temperature properties of extruded titanium composites fabricated from carbon nanotubes coated titanium powder by spark plasma sintering and hot extrusion

چکیده

کامپوزیت زمینه تیتانیومی خالص تقویت شده با نانولوله های کربن (CNTها) بوسیله تفجوشی پلاسمای جرقه ای و اکستروژن داغ از طریق فرایند متالورژی پودر تولید شد. پودرهای تیتانیوم (Ti) از طریق یک فرایند تر با استفاده از محلول سورفکتانت زویتریونی دارای 1، 2 و 3 درصد وزنی CNT با CNT پوشش داده شدند. تشکیل درجای TiC از طریق واکنش CNTها با تیتانیوم در طول تفجوشی رخ داد و ذرات TiC بطور یکنواخت در زمینه پراکنده شدند. میله های کامپوزیت اکسترود شده تیتانیوم – کاربید تیتانیوم (Ti/TiC) در 473 K بمدت  3/6 ks برای کاهش تنش پسماند در طول فراوری، آنیل شدند.

پس از فرایند آنیل کاری، خواص کششی کامپوزیت ها در دمای اتاق،  473، 573 و 673 ارزیابی شدند. تست سختی نیز در دمای اتاق تا 573 K انجام شد. خواص مکانیکی کامپوزیت های Ti/CNTs اکسترودشده در دمای بالا بطور محسوسی با افزودن مقدار کمی CNT در مقایسه با زمینه Ti اکسترودشده بهبود یافت. این امر بدلیل ذرات پراکنده شده TiC بود که بطور موثری میکروساختار کامپوزیت های Ti اکسترودشده را با اثر قفل کنندگی پایدار کرد. همچنین، درشت شدگی و رشد دانه Ti هیچوقت رخ نداد حتی با آنیل کاری در  573، 673 Kبمدت 36 ks و  673 Kبمدت 360 ks.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Pure titanium matrix composite reinforced with carbon nanotubes (CNTs) was prepared by spark plasma sintering and hot extrusion via powder metallurgy process. Titanium (Ti) powders were coated with CNTs via a wet process using a zwitterionic surfactant solution containing 1.0, 2.0 and 3.0 wt.% of CNTs. In situ TiC formation via reaction of CNTs with titanium occurred during sintering, and TiC particles were uniformly dispersed in the matrix. As-extruded Ti/TiCs composite rods were annealed at 473 K for 3.6 ks to reduce the residual stress during processing. After annealing process, the tensile properties of the composites were evaluated at room temperature, 473, 573 and 673 K, respectively.

Hardness test was also performed at room temperature up to 573 K with a step of 50 K. The mechanical properties of extruded Ti/CNTs composites at elevated temperature were remarkably improved by adding a small amount of CNTs, compared to extruded Ti matrix. These were due to the TiC dispersoids originated from CNTs effectively stabilized the microstructure of extruded Ti composites by their pinning effect. Moreover, the coarsening and growth of Ti grain never occurred even though they were annealed at 573, 673 K for 36 ks and 673 K for 360 ks, respectively.