Synthesis and structural characterization of Ti1-xZrxC

rich nano-composite

 

Synthèse et caractérisation structurale

de nano-composites riches en Ti1-xZrxC

 

C. Slama1,2, A. Teber1 , M. Abdellaoui1*

1Institut National de Recherche et d’Analyse Physico-chimique, Sidi Thabet, Sidi Thabet 2020, Tunisie

2 Ecole Supérieure des Ingénieurs de l’Equipement Rural, Medjez ElBab, 9070, Tunisie

* Corresponding author. E-mail: mohieddine.abdellaoui@inrap.rnrt.tn

Received: 22 January 2009; revised version accepted: 08 March 2010

 

Abstact

     Nanocrystalline powders of the Ti1-xZrxC carbides (x = 0.15 - 0.35) have been synthesized at room temperature by mechanical alloying of elemental Ti, Zr and C powders. Microstructure of Ti1-xZrxC carbides, obtained after different milling times, was studied by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). For x = 0.15 - 0.25, a pure fcc Ti1-xZrxC (NaCl type structure) was obtained after a milling duration of 2.5h. For x = 0.35, a saturated solid solution was obtained with residual elementary Zr and Ti. The lattice parameter of the as-milled Ti0.75Zr0.25C was equal to 0.4335 nm after 2.5h of milling duration. The experimental results show that the Vickers hardness increases with increasing the milling duration. The best micro hardness of 1200 HV was obtained for the Ti0.75Zr0.25C carbide synthesized after 2.5h and exhibiting 15 nm diffraction crystallite size.

 

Keywords: Mechanical alloying; Nanocrystalline alloys; Titanium carbide; Ti1-xZrxC compound.

 

Résumé 

     Des composés nanostructurés de carbure Ti1-xZrxC (x=0.15-0.35) ont été synthétisés à la température ambiante par mécanosynthèse à partir de poudre de Ti, Zr, et C élémentaires. La microstructure des carbures de Ti1-xZrxC obtenus après différentes durées de mécanosynthèse a été étudiée par diffraction des rayons X (DRX) et microscopie électronique à balayage (MEB). Pour x = 0.15 - 0.25, le carbure pure Ti1-xZrxC de structure c.f.c (structure type NaCl) a été obtenu après une durée de 2.5h de mécanosynthèse. Pour x =0.35, la solution solide sursaturée obtenue coexiste avec un résidu de Zr et de Ti. Le paramètre de maille du carbure Ti0.75Zr0.25C est égal à 0.4335 nm après une durée de mécanosynthèse de 2.5h. Les résultats expérimentaux montrent que la dureté Vickers augmente quand la durée de mécanosynthèse augmente. Ainsi, une dureté maximale de 1200 Hv est obtenue pour le carbure Ti0.75Zr0.25C synthétisé après une durée de 2.5h et ayant une taille des domaines de cohérences de 15 nm.

 

Mots clés : Mécanosynthèse ; Alliages nanocristallines ; Carbure de titane ; Composés Ti1-x ZrxC.

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