سنتز نانو کامپوزیت (MoSi2-20%TiC) به روش سنتر احتراقی فعال شده شیمیایی(COSHS)

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 5، دوره 10، شماره 4 - شماره پیاپی 39، اسفند 1395، صفحه 43-54   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مهدی بدرلو^{* 1}؛ سید علی طیبی فرد²؛ محمد ذاکزی²

¹کارشناس فلزی- وزارت صنعت، معدن و تجارت

²استادیار- پژوهشگاه مواد و انرژی

چکیده

وجود کاربید تیتانیوم در ترکیب دی سیلیساید مولیبدن باعث افزایش استحکام مکانیکی می شود. در این پژوهش جهت دستیابی به نانوکامپوزیت از مواد اولیه عنصری استفاده شد. روش اجرای این پژوهش بر مبنای سنتز احتراقی با سازوکار فعال سازی شیمیایی(COSHS) برنامه ریزی شده بود. برای فعال سازی پودرهای عنصری Mo، Si، Ti و C از اجاق شیمیایی استفاده شد. ابتدا بر اساس توزین استوکیومتری، پودرهای مواد اولیه شامل پودر فلزی سیلیسیوم، مولیبدن، تیتانیوم و پودر کربن بر اساس 20 درصد وزنی کاربید تیتانیوم تهیه شد. جهت شناسایی ترکیب شیمیایی که با واکنش خود، گرمای لازم جهت واکنش ترکیب اصلی را ایجاد می کند (اجاق شیمیایی)، از ترکیبات مختلف که GΔ بالایی داشتند استفاده شد. پودرها توسط پرس تک محور فشرده و قرصهایی از نمونه های کامپوزیت و اجاق شیمیایی تهیه شدند. سنتز نمونه ها در کوره تیوبی تحت اتمسفر آرگون با شرایط دمایی 700 الی 1100 درجه سانتیگراد انجام پذیرفت. از آنالیز XRD جهت شناسایی فازها و از تصاویر SEM و TEM جهت ارزیابی مورفولوژی استفاده شد. نتایج سنتز نانو کامپوزیت MoSi2-TiCبه روش COSHS نشان داد، دمای °C850 شرایط بهینه و ترکیب (8Al+4Mg+3SiO2+5TiO2) اجاق شیمیایی مناسب می باشد. محاسبه اندازه دانه ها توسط روش ریتولد نشان داد اندازه بلورک کاربید تیتانیوم در شرایط بهینه در حدود 77 نانو متر و اندازه بلورک دی سیلیساید مولیبدن بالای 100 نانو متر می باشد. بررسی تصاویر SEM و TEM نانو ساختار بودن کامپوزیت را به اثبات رساند.

کلیدواژه‌ها

نانوکامپوزیت؛ کاربید تیتانیوم؛ دی سیلیساید مولیبدن؛ اجاق شیمیایی؛ سنتز احتراقی فعال شده شیمیایی (COSHS)

مراجع

 [1]       ع. حائریان اردکانی و م. همتی، "ترکیبهای بین فلزی"، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، 1382.

 

[2]       ع. طیبی فرد، پایان نامه کارشناسی ارشد، پژوهشگاه مواد و انرژی، 1377.

 

[3]       م. رمضانی، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساوه، 1390.

 

[4]     L. Sun & J. Pan, “TiC whisker-reinforced MoSi₂ matrix composites”, Materials Letters, Vol. 51, pp. 270–274, 2001.

 

[5]     J. Meng, J. Lu & S. Y. Wan, “Preparation and properties of MoSi2 Composites reinforced by TiC, TiCN, and TiB2” Mater. Sci. Eng. A, Vol. 396, pp. 277-284, 2005.

 

[6]     L. Sun & J. Pan, “Fabrication and characterization of TiC-particle-reinforced MoSi2 composite”, Department of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, PR China , Vol. 17, 2001.

 

[7]     K. Sheela Ramasesha, P. S. Tantri & K. Anup, Bhattacharya, “Synthesis and properties of MoSi2 based engineering ceramics”, Journal of Chemical Sciences, Vol. 113, Issue 5, pp. 633-64, 2001.

 

[8]     Q. Zhu, K. Shobu, Y. Zeng & T. Watanabe, “Oxidation Behavior Of Hot-Pressed Mosi₂-Tic Composite”, Journal Of Materials Science, Vol. 36, pp. 313– 319, 2001.

 

[9]       ع. حاج علیلو، ع. سعیدی و م. عباسی، "تولید کاربید تیتانیم و نانو کامپوزیت TiC-Al₂O₃ با استفاده از روتیل به روش سنتز احتراقی و آلیاژ سازی مکانیکی"، مجله فرآیند های نوین در مهندسی مواد، دوره 4، شماره 1، صفحه 1-9، 1389.

 

[10]    م. رحیمی پور و ع. احمدی، "تاثیر تشکیل گرافیت بر خواص سایشی کامپوزیت Fe-TiC حاوی 6 درصد حجمی کاربید تیتانیم"، مجله فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره3، شماره 1، صفحه 29-36، 1388.

 

[11] M. Zakeri & M. Ramezani, “Synthesis of MoSi₂–TiC nanocomposite powder via mechanical alloying and subsequent annealing”, ceramics international, Vol. 38, pp. 1353–1357, 2012.

 

[12] J. Subrahmanyam & R. mohan Rao, “Cumbustion synthesis of MoSi₂ TiC composite”, kanchanbagh, heydarabad-500258, india, j. mater. res, Vol. 10, No. 5, 1995.

 

[13]    م. ح. عنایتی، "مواد نانو ساختار"، انتشارات جهاد دانشگاهی واحد اصفهان، چاپ اول، پائیز، 1386.

 

[14] J. Subrahmanyam & M. Vijayakumar, “Review self-propagating high-temperature synthesis”, journal of materials science, Vol. 27, pp. 6249-6273, 1992.

 

[15] Zuhair, Munir & U. Anselmi-Tamburini, “Self-propagating exothermic reactions: the synthesis of high-temperature materials by combustion”, materials science reports, Vol. 3, pp. 277-365, 1989.

 

[16] Varma & J. P. Lebrat, “combustion synthesis of advanced materials”, chemical engineering science, Vol. 47, No. 9-11, pp. 2179-2194, 1992.

 

[17] B. Khina, “effect of mechanical activation on shs: physicochemical mechanism”, international journal of self-propagating high-temperature synthesis, Vol. 17, No. 4, pp. 211–217, 2008.

 

[18] Barin, “Thermochemical data of pure substances”, third edition, in collaboration with gregor platzki, 1995.

 

[19] http://chemsoc.velp.info/alloys.php

 

[20] http://www.crct.polymtl.ca/fact/documentation/sgte/sgte_figs.htm