بررسی ریزساختار، خواص مکانیکی و سایشی نانوکامپوزیت بر پایه V4AlC3 تهیه شده توسط سینتر جرقه پلاسمای واکنشی

نانومواد

دوره 13، شماره 46، تیر 1400، صفحه 107-116   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

لیلا صادقی¹؛ منصور رضوی^{* 1}؛ محمدمهدی کلانتریان¹؛ محمدرضا رحیمی‌پور¹؛ محسن حسین‌زاده²

¹پژوهشکده سرامیک، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران

²دانشگاه سمنان، دانشکده مهندسی مواد، سمنان، ایران

چکیده

در این تحقیق نانوکامپوزیت مبتنی بر V₄AlC₃ با روش سینتر جرقه پلاسمای واکنشی (RSPS) با استفاده از مواد اولیه V₂O₅:Al:C در دمای °C 1400 سنتز شد. بررسی‌های فازی از نانوکامپوزیت تهیه شده با استفاده از آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD) انجام شد. ریزساختار نانوکامپوزیت سنتز شده با استفاده از آزمون میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. استحکام خمشی و خواص سایشی نانوکامپوزیت سنتز شده به ترتیب با استفاده از آزمون‌های خمش سه نقطه‌ای و آزمون پین بر روی دیسک مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون پراش پرتوی ایکس تشکیل فاز V₄AlC₃ را به عنوان فاز اصلی در کنار محصولات جانبی Al₂O₃ و V₂AlC نشان داد. بررسی‌های ریزساختاری ساختار لایه‌ای نانوکامپوزیت را تایید نمود. همچنین آزمون شیمیایی نقشه عنصری حضور عناصر وانادیوم، کربن و آلومینیوم را تایید کرد. استحکام خمشی برای نانوکامپوزیت سنتز شده برابر با MPa 18±388 حاصل شد. نرخ سایش برای کامپوزیت تهیه شدهmm³/Nm  10^-4×4/2 بدست آمد. مطالعات ریزساختاری سطح نانوکامپوزیت پس از آزمون سایش نشان داد مکانیزم اصلی سایش برای نانوکامپوزیت ساخته شده سایش اکسیداسیون می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

مکس فاز؛ V4AlC3؛ سینتر جرقه پلاسمای واکنشی؛ نانوکامپوزیت

مراجع

• Hossein-Zadeh, O. Mirzaee, Ceramics International, 45, 2019, 23902.
• Sokol, V. Natu, S. Kota, M.W. Barsoum, Trends in Chemistry, 1, 2019, 210.
• C. Ghosh, S.P. Advances in Science and Technology, 7, 2012, 47.
• Magnuson, M. Mattesini, Thin Solid Films, 621, 2017, 108.
• Jeitschko, H. Nowotny, F. Benesovsky, Journal of the Less Common Metals, 7, 1964, 133.
• Jeitschko, H. Nowotny, Monatshefte Für Chemie-Chemical Monthly, 98, 1967, 329.
• W. Barsoum, L. Farber, I. Levin, A. Procopio, T. El-Raghy, Journal of the American Ceramic Society, 82, 1999, 2545.
• Feng, J. Zhao, Y. Yang, W. Zhang, L. Junyu, X. Cheng, Journal of Materials Research and Technology, 8, 2019, 5774.
• W. Barsoum, M. Radovic, Annual Review of Materials Research, 41, 2011, 195.
• C. Schuster, H. Nowotny, C. Vaccaro, Journal of Solid State Chemistry, 32, 1980, 213.
• Etzkorn, M. Ade, H. Hillebrecht, Inorganic Chemistry, 46, 2007, 7646.
• Gupta, M.W. Barsoum, Electrochemical Society, 151, 2004, 24.
• Hu, J. Zhang, J. Wang, F. Li, J. Wang, Y. Zhou, Journal of the American Ceramic Society, 91, 2008, 636.
• L. Yeh, W.J. Yang, Ceramics International, 39, 2013, 7537.
• Hossein-Zadeh, O. Mirzaee, H. Mohammadian-Semnani, Ceramics International, 45, 2019, 7446.
• M. Hamm, T. Schafer, H. Zhang, C.S. Birkel, Zeitschrift Für Anorg Und Allg Chemie, 642, 2016, 1397.
• Fazili, M.R. Derakhshandeh, S. Nejadshamsi, L. Nikzad, M. Razavi, E. Ghasali, Journal of Alloys and Compounds, 136, 2020, 153857.
• Shirvanimoghaddam, E. Ghasali, A. Pakseresht, S.M.R. Derakhshandeh, M. Alizadeh, T. Ebadzadeh, Journal of Alloys and Compounds, 775, 2019, 601.
• R. Derakhshandeh, M.S. Naeini, E. Ghasali, A. Jam, A. Fazili, M. Alizadeh, Ceramics International, 45, 2019, 6477.
• M.R. Derakhshandeh, M.S. Gohari, E.K. Saeidabadi, A. Jam, A. Fazili, M. Alizadeh, Ceramics International, 44, 2018, 13176.
• Miyauchi, T.H. Okabe, Materials Transactions, 85, 2010, 1004261066.
• Kishimoto, K. Yamaji, M.E. Brito, T. Horita, H. Yokokawa, Journal of Mining and Metallurgy Section B Metallurgy, 44, 2008, 39.
• S. Park, G.G. Kim, S.J. Kim, Journal of Nuclear Materials, 352, 2006, 80.
• V. Chakravarthy, M. Chandran, S.S. Bhattacharya, M.S.R. Rao, M. Kamaraj, Applied Surface Science, 261, 2012, 520.
• Oktay, Z. Kahraman, M. Urgen, K. Kazmanli, Applied Surface Science, 328, 2015, 255.
• Wang, X. Li, X. Wang, S. Cai, P. Ke, A. Wang, Surface and Coatings Technology, 304, 2016, 553.
• S. Gupta, D. Filimonov, V. Zaitsev, T. Palanisamy, M.W. Barsoum, Wear, 264, 2008, 270.