نام پژوهشگر: روح اله زمانی فروشانی

تولید و مشخصه یابی نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیا
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان 1390
  روح اله زمانی فروشانی   رحمت اله عمادی

مولایت یکی از سرامیک های مهندسی است که دارای خواص ویژه ای مثل استحکام دمای بالای مناسب، مقاومت شیمیایی عالی و مقاومت خزشی بالا می باشد ولی مشکلاتی نظیر قابلیت زینتر پذیری کم، نیاز به دمای بالا برای (تهیه مولایت) و چقرمگی پایین، به عنوان عوامل محدود کننده در کاربرد وسیع این سرامیک مطرح می باشد. یکی از روش های بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی مولایت اضافه کردن زیرکونیا و تولید کامپوزیت مولایت- زیرکونیا می باشد که عموماً این کار توسط روش زینتر واکنشی انجام می گیرد و این روش نیاز به دمای بالا و زمان طولانی دارد. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و مشخصه یابی نانوکامپوزیت مولایت- زیرکونیا به روش فعال سازی مکانیکی بود. مواد اولیه مورد استفاده در این تحقیق شامل پودر آلومینای کلسینه، آلومینای راکتیو، زیرکن، آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید بود. از پودرهای آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید به عنوان عوامل تسریع کننده فرآیند استفاده شد. مواد اولیه با نسبت مولی منطبق بر ترکیب کامپوزیت مولایت- زیرکونیا آسیاکاری شده و سپس تحت عملیات پخت قرار گرفت. تأثیر عوامل مختلف از جمله زمان فعال سازی، دمای عملیات حرارتی، استفاده از پودرهای اولیه کلسینه شده و پودرهای آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید بر ساختار فازی و اندازه کریستالیت های کامپوزیت تولیدی بررسی شد. از تکنیک های مختلفی برای ارزیابی و مشخصه یابی محصولات تولیدی استفاده شد. از تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور بررسی ساختار فازی و تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب به دست آمده و به منظور بررسی مورفولوژی و توزیع اندازه ذرات و آگلومره های پودرهای اولیه و تولیدی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (eds) جهت بررسی فازهای مولایت و زیرکونیای تشکیل شده مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که بدون حضور یون های فلوئور و کلر، نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیای دو فاز بدون ناخالص پس از 40 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای آلومینای کلسینه وزیرکن و چهار ساعت عملیات پخت بعدی در 1400 درجه سانتی گراد با اندازه دانه های فاز مولایت 40 و فاز زیرکونیا 35 نانومتر حاصل می-گردد. هم چنین نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیا با 40 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای آلومینای راکتیو و زیرکن و 4 ساعت عملیات پخت بعدی در 1400 درجه سانتی گرادحاصل شد از طرفی مقداری زیرکن باقی مانده در ترکیب وجود داشت. حضور یون-های فلوئور و کلر سبب کاهش زمان فعال سازی مکانیکی شد. در مقابل اندازه دانه های به دست آمده در نتیجه تغییر مکانیزم تشکیل نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیا افزایش یافت. نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیا پس از 20 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای آلومینای کلسینه و زیرکن و اضافه کردن آمونیوم فلوراید و مخلوط کردن آن ها برای 5 دقیقه توسط آسیا گلوله ای و چهار ساعت عملیات حرارتی در 1400 درجه سانتیگراد با اندازه دانه های فاز مولایت 65 و فاز زیرکونیا 50 نانومتر به دست آمد. نانوکامپوزیت مولایت -زیرکونیا پس از 20 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای آلومینای کلسینه و زیرکن و اضافه کردن آمونیوم کلراید و مخلوط کردن آن ها برای 5 دقیقه توسط آسیا گلوله ای و چهار ساعت عملیات پخت در 1400 درجه سانتیگراد حاصل شد ولی مقداری آلومینای واکنش نکرده باقی مانده بود. کلمات کلیدی: