بررسي مكانيزم و گرماي تشكيل تركيب بين فلزي NiTi نانوساختار در فرايند آلياژسازي مكانيكي

Formation Mechanism and Enthalpy of Mixing of Nanocrystalline NiTi Intermetallic during Mechanical Alloying

در اين تحقيق تركيب بين فلزي NiTi نانوساختار از طريق آلياژسازي مكانيكي پودرهاي نيكل و تيتانيوم توليد شد. همچنين مكانيزم تشكيل NiTi حين آسياب كاري مشخص و انتالپي تشكيل آن محاسبه شد. نتايج بررسي ها نشان داد كه تشكيل NiTi نانوساختار در فرايند آلياژسازي مكانيكي با تشكيل ساختار لايه اي و نفوذ اتمهاي تيتانيوم در نيكل آغاز مي شود. با گذشت زمان محلول جامد فوق اشباع نيكل تيتانيوم) به دست مي آيد كه با ادامه فرايند به NiTi غير استوكيومتري تبديل مي شود. در نهايت پس از 60 ساعت آسياب كاري، تركيب B2 -NiTi با اندازه دانه 25 نانومتر و كرنش 1/2٪ به دست مي آيد. محاسبات ترموديناميكي نشان داد كه انتالپي تشكيل NiTi در دماي محيط برابر 63 كيلوژول بر مول است كه اين مقدار بيشتر ناشي از انتالپي شيميايي در مقايسه با انتالپي ساختاري و الاستيكي است.

The nanocrystalline NiTi intermetallic was synthesized by mechanical alloying from the initial powders of nickel and titanium. Mechanism and enthalpy of NiTi formation were also investigated. The results showed that synthesis of NiTi begins with the formation of a lamellar structure of components and dissolution of Ti in Ni. Then supersaturated solid solution Ni(Ti) is formed which converts to non-stoichiometric NiTi by subsequent milling. Finaly, after 60 hrs of milling, B2-NiTi is formed with grain size and lattice strain of about 25 nm and 1.2%, respectively. The enthalpy of NiTi formation at room temparature was obtained to be 63 kJ/mole with greater contribution from chemical enthalpy than from structural and elastic ones.