طرح پژوهشی دانشجویی خاتمه‌یافته در حوزه مهندسی مواد؛
سنتز و سینتر Max فاز Vn+1AlCn، به روش SPS و ارزیابی خواص آن
دانشجو : لیلا صادقی
مقطع تحصیلی: کارشناسی ارشد
استاد راهنما : دکتر منصور رضوی - دکتر محمد مهدی کلانتریان
زمینه کاربرد پروژه: قطعات مقاوم به سایش و خوردگی
خلاصه پروژه: تحقيقات دانشمندان علم مواد به کشف دسته ای از مواد منجر شده، که به عنوان مکس فاز معرفی شده اند. این مواد یكی از رده هاي جامدات لایه اي هستند. مکس فازها خواصی همچون هدایت الکتریکی و حرارتی، ماشین کاری، مقاومت به شوک حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون و ... را دارا می باشند. هدف از این پژوهش سنتز و سینتر سیستم های V2AlCو V4AlC3 با استفاده از پودرهای اکسید وانادیوم، آلومینیوم و کربن توسط سینترینگ جرقه پلاسما و ارزیابی خواص آن می باشد. ترکیب نهایی، خواص ریزساختاری که با استفاده از آزمون میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی، استحکام خمشی و خواص سایشی که به ترتیب با استفاده از آزمون های خمش سه نقطه ای و آزمون پین بر روی دیسک مورد ارزیابی قرار گرفت، مقایسه شد. در مرحله اول برای سنتز سیستم V2AlC از مواد اولیه V2O5-Al-C با نسبت مولی ثابت 5/1-5/4-1 در دماهای مختلف 1000، 1200، 1400 و 1500 درجه سانتیگراد و به ترتیب فشار اولیه و نهایی 10 و 30 مگاپاسکال طی فرآیند SPS به دست آمد. در این مرحله نمونه ای که در دمای 1400 درجه سانتیگراد تهیه شد، با بیشترین فاز مکس و خواص مطلوب به دست آمد. نتایج XRD، V2AlC را به عنوان فاز اصلی و Al2O3 به همراه V4AlC3 را به عنوان فازهای جانبی در نمونه ای که در دمای 1400 درجه سانتیگراد تهیه شد، نشان داد. استحکام خمشی و سختی برای این نمونه به ترتیب 56/0±367 مگاپاسکال و 41/0±22/8 گیگاپاسکال به دست آمد. نرخ سایش برای نمونه تهیه شده mm3/Nm 10-5×3/3 به دست آمد. ریزساختار لایه ای نمونه ها تشکیل فاز مکس را تأیید کرد. در مرحله دوم سیستم V4AlC3 از مواد اولیه V2O5-Al-C با نسبت های مولی 5/1-6-1 و 5/1-7-1 در دمای ثابت بهینه (1400 درجه سانتیگراد) به دست آمده از سیستم مرحله قبل و به ترتیب فشار اولیه و نهایی 10 و 30 مگاپاسکال توسط SPS به دست آمد. در این مرحله نمونه ای که با 6 مول آلومینیوم تهیه شده، دارای بیشترین مقدار فاز مکس و خواص مطلوب می باشد. نتایج XRD، V4AlC3 را به عنوان فاز اصلی و Al2O3 به همراه V2AlC را به عنوان فازهای جانبی در نمونه ای که با 6 مول آلومینیوم تهیه شده، نشان داد. مطالعات ریزساختاری توزیع یکنواخت فازها را با مقدار کم تخلخل نشان داد. ریزساختار لایه ای نمونه ها تشکیل فاز مکس را تأیید کرد. استحکام خمشی و سختی برای این نمونه به ترتیب 11±375 مگاپاسکال و 33/0±54/9 گیگاپاسکال حاصل شد. نرخ سایش برای نمونه تهیه شده در این مرحله mm3/Nm 10-4×4/2 به دست آمد.
