بررسی تعامل ترک و ذرات در کامپوزیت آلومیناید تیتانیم با ذرات تقویت کننده Ti2AlN با هستهTiN

افزایش کارایی نسل بعدی موتورهای هواپیما و خودرو نیازمند مواد جدیدی است که مستحکم تر، سبک تر و دارای قابلیت کار در دمای بالاتر و سرعت زیادتر باشند. آلومینایدهای تیتانیم با دارا بودن خواص منحصر بفرد در زمره امیدوارکننده ترین مواد پیشرفته در این زمینه هستند. در این پژوهش آلیاژ پرکاربرد Ti-48Al-2Cr-2Nb (به اختصار 4822 و اعداد به درصد اتمی) و نیز آلیاژ Ti-48Al-2Cr-2Nb-2N (به اختصار 2N و اعداد به درصد اتمی) با استفاده از روش ذوب قوسی تحت خلا ساخته شد. آلیاژ 2N شامل ساختار کامپوزیتی با توزیع یکنواخت ذرات تقویت کننده Ti2AlN با هسته TiN بود. تاثیر اتمسفر کوره در تشکیل ذرات نیتریدی بررسی شد. در ادامه نمونه ها با اعمال فشار شکسته شده و رفتار رشد ترکهای ایجاد شده در ریزساختار و تعامل آنها با ذرات نیتریدی مجزای TiN، ذرات Ti2AlN با هسته TiN و ذرات مجزای Ti2AlN ارزیابی شد. نتایج نشان داد اتمسفر کوره نقش مهمی در تشکیل ذرات نیتریدی دارد. رفتار ترک با ذرات نیتریدی بسته به جنس ذره، زاویه برخورد ترک به فصل مشترک ذره و زمینه، شکل ذره و امکان پیشروی ترک در فصل مشترک متفاوت بود. به طور کلی برخورد ترک به فصل مشترک با زاویه موازی با فصل مشترک و نزدیک موازی، باعث دور زدن ذره توسط ترک شده و برخورد ترک به فصل مشترک با زاویه عمود و نزدیک عمود، باعث برش ذره گردید. در مورد ذرات با شکل پیچیده که ترک در فصل مشترک امکان پیشروی نداشت، برش ذره، انحراف یا انشعاب ترک رخ داد. با توجه به جذب انرژی در تعامل بین ترک و ذرات، انتظار میرود کامپوزیت نوین خواص مناسبی داشته باشد.

کلیدواژه ها:

آلومیناید تیتانیم ، نیتروژن ، کامپوزیت ، TiN ، Ti2AlN ، ترک.