اثر فعالسازی مکانیکی پودر sio2 در تولید کامپوزیت al2o3 / sic ایجاد شده بوسیله سنتز خود انتشار دمای بالا (shs)

تولید مواد نسوز، کامپوزیتها، برخی ترکیبات بین فلزی و ترکیبات سه تایی با روشهای سنتی و صنعتی متداول، به دلیل استفاده از تجهیزاتی مانند کوره های دمای بالا، صرف زمانهای طولانی و غیره هزینه تولید بسار بالا بوده و حتی در برخی موارد این مواد با روشهای متداول به سادگی تولید نمی گردند. با این حال از فرایند سنتز خود انتشار دمای بالا (shs) به عنوان یک روش اقتصادی جایگزین رو به پیشرفت می توان برای تولید این نوع مواد استفاده کرد. سنتز خود انتشار دمای بالا شکل کنترل شده ای از فرآیند سنتز احتراقی است که در آن از واکنشهای مشتعل شونده شدیداً گرمازا بین اجزای پودری، طیف گسترده ای از مواد منحصر بفرد تولید که از لحاظ انرژی این فرآیند خودکفا می باشد. در فرایند shs از گرمای ایجاد شده بین مواد اولیه برای پیشرفت واکنش استفاده می گردد. همچنین به منظور حذف برخی پارامترها نظیر فعالسازها و بهینه کردن خواص فیزیکی و مکانیکی محصولات واکنش از فعالسازی مکانیکی به منظور بالا بردن واکنش پذیری واکنشگرها و بهبود فرآیند استفاده می گردد. در فرآیند shs فعال شده مکانیکی پارامترهای موثر در فعال سازی مکانیکی نظیر دما، مدت زمان آسیاب، وزن و جنس گلوله ها، اتمسفر آسیاب و غیره تأثیر بسزایی در فرآیند دارند. کامپوزیت al2o3-sic یکی از موادی است که می تواند از طریق فرایند shs تولید گردد. به دلیل برخی از ویژگی های مکانیکی، حرارتی و تریبولوژیکی این کامپوزیت سرامیکی از آن می توان به خوبی برای تولید ابزارهای برشی، مواد ساینده و و دیگر کاربردهای دمای بالا استفاده کرد. بنابراین در این پژوهش، تولید پودر کامپوزیت al2o3-sic به روش سنتز خود انتشار دمای بالا (shs) از مواد اولیه پودرهای al، sio2 و c مد نظر قرار گفته است. در این تحقیق به منظور حذف فعالسازهایی نظیر kno3 و پلی وینیل الکل پودرهای اولیه فعال سازی می گردند. با توجه به مشکلات ناشی از آسیاب کاری مخلوط پودرها و همچنین به علت بالا بودن میزان فعالیت پودرهای آلومینیم و کربن به علت ریز بودن بیش از حد ذرات این پودرها، لذا فقط پودرهای sio2 آسیاب کاری می شوند. نسبت استوکیومتری پودرهای sio2:al:c برابر با 3:4:3 می باشد لیکن در این پژوهش علاوه بر فعالسازی مکانیکی تأثیر تغییر مقدار استوکیومتری کربن نیز بررسی شده است. تاثیر پارامترهایی مانند زمان فعال سازی مکانیکی و درصد کربن بر محصولات واکنش shs توسط پراش سنج اشعه ی ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و آنالیز حرارتی دمای جبهه ی احتراق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج xrd نشان داد که با انجام فعال سازی مکانیکی در حدود 30-15 دقیقه در نسبت استوکیومتری کربن 5، کامپوزیت al2o3-sic را می توان بدون حضور دیگر فازها یا مواد اولیه از طریق shs تولید کرد. حال آنکه در نسبتهای کمتر کربن و زمان های کوتاه فعال سازی، si در نتیجه ی تجزیه ی sio2 در محصولات قابل تشخیص است. از سوی دیگر با افزایش میزان کربن به بیش از مقدار استوکیومتری و انجام فعال سازی در حدود 30 دقیقه، فاز al2oc در محصولات مشاهده می گردد. نتایج sem نشان داد که با افزایش زمان فعال سازی در نمونه های با نسبت مولی کربن 5، علاوه بر کاهش اختلاف اندازه ذرات، توزیع عناصر نیز بهبود پیدا کرده است. همچنین با کنترل زمان فعال سازی و مقدار کربن می توان حداکثر دمای جبهه ی احتراق را به خوبی کنترل کرد که این عامل در تعیین فازهای مطلوب در محصول نهایی بسیار موثر است.