مطالعه بررسی ترمودینامیکی سنتز نانوکامپوزیت‌های B4C-TiB2 به روش درجا در دماهای مختلف با استفاده از نرم‌افزار HSC Chemistry

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مینا سعیدی حیدری
• حمیدرضا بهاروندی

مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر دمای سینتر بر سنتز و خواص نانوکامپوزیت‌های B₄C-TiB₂ به روش درجا جهت دستیابی به نمونه‌هایی با wt.% 10 نانوذرات TiB₂ است که بر این اساس مواد اولیه TiO₂، کربن و B₄C مورد استفاده قرار گرفتند. ابتدا پیش از انجام هر گونه عملیات آزمایشگاهی و با استفاده از نرم‌افزار HSC Chemistry، میزان تغییرات انرژی آزاد واکنش‌های بین B₄C، TiO₂ و کربن و در نتیجه انجام‌پذیری آن‌ها مورد بررسی قرار گرفت. سپس فرآیند آسیا‌کاری مواد اولیه در حضور الکل و در محفظه‌ای از جنس کاربید تنگستن به همراه گلوله‌هایی از همین جنس به مدت دو ساعت و با سرعت rpm 200 صورت گرفت. سینتر نمونه‌ها نیز در دماهای 2100، 2175 و C°2250 در اتمسفر آرگون و به مدت 5/1 ساعت انجام شد. پس از آن آنالیزهای XRD، FESEM و آزمون‌های تعیین دانسیته، میکرو سختی‌سنجی و میانگین اندازه دانه انجام گرفت. نتایج نشان‌دهنده این است که دانسیته نسبی و میکروسختی کاربید بور با افزودن TiO₂ و کربن و در نتیجه سنتز درجای TiB₂ بهبود یافته است. نانوکامپوزیت B₄C-TiB₂ در دمای C° 2250 حاصل شده و دانسیته و سختی آن نسبت به کاربید بور اولیه افزایش و میانگین اندازه دانه آن کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها

• نانوکامپوزیت ‌B4C-TiB2
• سنتز درجا
• سینتر بدون فشار
• نرم‌افزار HSC Chemistry

20.1001.1.20086156.1397.10.35.3.4

---

مراجع

• Grigorev, T. Dubovik, N. Bega, O. Shcherbina, V. Subbotin, V. Kotenko, E. Prilutskii, A. Rogozinskaya, V. Lychko, I. Berezhinskii, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 50, 2011, 194.
• Asadikiya, C. Rudolf, C. Zhang, B. Boesl, A. Agarwal, Y. Zhong, Journal of Alloys and Compounds, 699, 2017, 1022.
• Lu, X. Yue, H. Ru, L. Yu, Rare Metals, 29, 2010, 92.
• Xu, K. Flodstrom, S. Esmaeilzadeh, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 35, 2012, 311.
• Sairam, B. Vishwanadh, J.K. Sonber, T.S.C. Murthy, S. Majumdar, T. Mahata, B. Basu, Journal of the American Ceramic Society, 101, 2018, 2516.
• W. Kim, Y.H. Koh, H.E. Kim, Journal of the American Ceramic Society, 83, 2000, 2863.
• Subramanian, A. Suri, T.C. Murthy, BARC News Letter, 313, 2010, 14.
• Levin, N. Frage, M. Dariel, Metallurgical and Materials Transactions A, 30, 1999, 3201.
• Celik, G. Goller, O. Yucel, F.c. Sahin, Advances in Science and Technology, 63, 2011, 79.
• C. Sun, T. Sakamoto, K. Nakai, H. Kurishita, S. Kobayashi, J.Y. Xu, H. Cao, B. Gao, X. Bian, W.Y. Wu, Journal of Nuclear Materials, 417, 2011, 663.
• Wang, V. Krstic, Journal of materials science, 38, 2003, 4567.
• Moradkhani, H. Baharvandi, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 70, 2018, 107.
• Rahimi, H. Baharvandi, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 66, 2017, 220.
• R. Baharvandi, A. Hadian, A. Alizadeh, Applied Composite Materials, 13, 2006, 191.
• Sigl, K. Schwetz, Euro-Ceramics II, 1, 1991, 517.
• Telle, G. Petzow, High Tech Ceramics (Part A), 1986, 961.
• Panasyuk, V. Oreshkin, V. Maslennikova, Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 18, 1979, 487.
• Mizrahi, A. Raviv, H. Dilman, M. Aizenshtein, M. Dariel, N. Frage, Journal of materials science, 42, 2007, 6923.
• Saeedi Heydari, H.R. Baharvandi, K. Dolatkhah, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 51, 2015, 6.
• J. Wang, H. Peng, F. Ye, Y. Zhou, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21, 2011, 369.
• Skorokhod, V. Krstic, Journal of Materials Science Letters, 19, 2000, 237.
• V. Dudina, D.M. Hulbert, D. Jiang, C. Unuvar, S.J. Cytron, A.K. Mukherjee, Journal of Materials Science, 43, 2008, 3569.
• Baharvandi, A. Hadian, Journal of Materials Engineering and Performance, 17, 2008, 838.
• Saeedi Heydari, H.R. Baharvandi, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 51, 2015, 224.
• Liu, D. Wang, J. Li, Q. Huang, S. Ran, Scripta Materialia, 135, 2017, 15.
• Huang, K. Vanmeensel, O. Malek, O. Van der Biest, J. Vleugels, Materials Science and Engineering: A, 528, 2011, 1302.
• Huang, K. Vanmeensel, O. Van der Biest, J. Vleugels, Journal of the European Ceramic Society, 31, 2011, 637.
• C. Sahin, S.A. Yesilcubuk, High Temp Mater Processes, 28, 2009, 277.
• Yamada, K. Hirao, Y. Yamauchi, S. Kanzaki, Journal of the European Ceramic Society, 23, 2003, 1123.
• J. Wang, H. Peng, Y. Feng, Z. Yu, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21, 2011, s369.
• Y. Yue, S.M. Zhao, L. Yu, H.Q. Ru, Key Engineering Materials, 434, 2010, 50.
• V. Skorokhod, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 39, 2000, 414.
• Skorokhod, M. Vlajic, V.D. Krstic, Materials science forum. Trans Tech Publ, 282, 1998, 219.
• V. Skorokhod, V.D. Krstic, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 39, 2000.
• D. Liu, Y.J. Qiao, Y.Y. Liu, Key Engineering Materials, 525, 2013, 321.
• Cho, Ph.D thesis, School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, 2006.
• Speyer, H. Lee, Journal of materials science, 39, 2004, 6017.
• R. Gaskell, D.E. Laughlin, Introduction to the Thermodynamics of Materials, CRC Press, 2017.
• Ji, R.I. Todd, W. Wang, H. Wang, J. Zhang, Z. Fu, Journal of the European Ceramic Society, 36, 2016, 2419.
• Sun, C. Liu, R. Wang, Materials Science and Engineering: A, 519, 2009, 27.
• Evans, Ph.D thesis, Imperial College London Department of Materials Science and Engineering, London, 2014.
• M. Moshtaghion, Ph.D thesis, University of Seville, 2015.
• Zou, P. Shen, X. Cao, Q. Jiang, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 29, 2011, 591.
• K. Walker, Advanced Ceramic Materials, 3, 1988, 6.
• He, S. Dong, Y. Kan, X. Zhang, Y. Ding, Ceramics International, 42, 2016, 650.
• Sun, C. Liu, B. Li, L. Wang, B. Feng, Z. Xie, International Journal of Materials Research, 107, 2016, 52.
• Kovalchenko, Y. Tkachenko, V. Kovalchuk, S. Satanin, Yurchenko, A. Kharlamov, Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 29, 1990, 523.
• Kingery, H. Bowen, D. Uhlmann, R. Frieser, Journal of The Electrochemical Society, 124, 1977, 152.
• A. Suri, C. Subramanian, J. Sonber, T. Murthy, International Materials Reviews, 55, 2010, 4.