بررسی تشکیل ترکیب بین فلزی mosi2 و کامپوزیت mosi2-10vol.% zro2 طی دو فرایند سنتز احتراقی و آلیاژسازی مکانیکی

ترکیب بین فلزی mosi2 به دلیل نقطه ذوب بسیار بالا، چگالی نسبتاً پایین، هدایت الکتریکی و حرارتی خوب و مقاومت به اکسیداسیون عالی در دماهای بالاتر از ?c 1000 یکی از مهمترین ترکیبات بین فلزی سیلیسایدی است. با این حال، چقرمگی شکست mosi2 پایین می باشد و برای بهبود آن از ذرات تقویت کننده zro2 استفاده شده است. هدف از این پژوهش، بررسی امکان تشکیل ترکیب بین فلزی mosi2 و کامپوزیت mosi2-zro2 با استفاده از فرایندهای آلیاژسازی مکانیکی و سنتز احتراقی می باشد. ذرات zro2 به دو صورت غیردرجا و درجا (حاصل از واکنش احیای اکسید مولیبدن توسط زیرکونیم) در تولید کامپوزیت mosi2-zro2 مورد استفاده قرار گرفت. واکنش احیای اکسید مولیبدن توسط زیرکونیم توسط فرایند آلیاژسازی مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. آلیاژسازی مکانیکی سه مخلوط پودری mo-si، mo-si-zro2 و mo-si-zr-moo3 تحت شرایط یکسان انجام شد. این سه مخلوط پودری به صورت فشرده تحت فرایند سنتز احتراقی به صورت خودپیش رونده و انفجاری قرار گرفتند. تغییرات فازی و مطالعات ریزساختاری توسط آزمون های پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) به همراه طیف سنج توزیع انرژی پرتو ایکس (eds) انجام گرفت. پروفیل های دمایی و سرعت جبهه احتراق نمونه های سنتز احتراقی شده به صورت خودپیش رونده به ترتیب توسط ترموکوپل نوع s و فیلمبرداری از نمونه مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج آنالیز فازی مشخص گردید، احیای اکسید مولیبدن توسط زیرکونیم پس از 6 ساعت آلیاژسازی مکانیکی، با مکانیزم خود پیش رونده صورت می گیرد. تشکیل mosi2 در دو مخلوط پودری mo-si و mo-si-zro2 پس از حدود 20 ساعت آلیاژسازی مکانیکی آغاز و تا 60 ساعت نیز به طور کامل صورت نگرفته است. اما در مخلوط پودری mo-si-zr-moo3 زمان آغاز به حدود 10 ساعت تنزل یافته و با ادامه آن تا زمان حدود 60 ساعت کامپوزیت mosi2-zro2 به طور کامل تشکیل می شود. بررسی های فازشناسی نیز نشان داد که mosi2 تولیدی در هر سه نمونه به صورت فازهای ? و ? می باشند که غالب آن را فاز ? تشکیل می دهد. از طرفی بررسی های مربوط به مکانیزم تشکیل mosi2 در این فرایند نشان داد که مکانیزم غالب از نوع برخورد مکانیکی می باشد. اما مشاهدات فازی و ریزساختاری روی محصولات ناشی از فرایند سنتز احتراقی نشان داد که فاز غالب ?-mosi2 می باشد. همچنین فازهای غنی از مولیبدن و سیلیسیم نیز در نمونه ها وجود داشت که بیانگر غیرتعادلی و کامل نشدن واکنش می باشد. همچنین نتایج حاصل از آنالیز حرارتی dta روی مخلوط mo-si نشان داد که تشکیل mosi2 همواره طی دو مرحله ذوب سیلیسیم و سپس انجام واکنش سنتز احتراقی صورت می گیرد. از طرفی با توجه به نتایج حاصل از آزمون dta روی مخلوط پودری zr-moo3 مشخص گردید که احیای اکسید مولیبدن (moo3) توسط zr تا ?c 800 کامل می شود. لذا، افزودن این مخلوط به مخلوط mo-si (به صورت نمونه mo-si-zr-moo3) نه تنها می تواند در فرایند سنتز احتراقی، منجر به شکل گیری ذرات zro2 شود، بلکه گرمای ناشی از آن نیز، کاهش دمای شروع این فرایند را به همراه خواهد داشت. این در حالی است که با انجام فرایند سنتز احتراقی به صورت انفجاری روی دو نمونه mo-si و mo-si-zr-moo3، دمای شروع واکنش از ?c 1150 به ?c 700 تقلیل یافته است. از اینرو با توجه به این نتایج می توان چنین استنباط نمود که اضافه نمودن مخلوط zr-moo3 به مخلوط پودری mo-si می تواند مکانیزم و سرعت تشکیل mosi2 را طی فرایندهای سنتز احتراقی و آلیاژسازی مکانیکی تحت تأثیر قرار دهد.