تولید نانوکامپوزیت al2o3/mo به روش آلیاژسازی مکانیکی و مشخصه یابی آن

نانوکامپوزیت های آلومینا- فلز به دلیل خواصی نظیر سختی و استحکام عالی، چقرمگی مناسب و چگالی نسبتاً کم در دهه اخیر مورد توجه طراحان و مهندسان برای کاربرد در صنایع مختلف قرار گرفته است. در واقع مشکل اصلی سرامیک هایی نظیر آلومینا تافنس پایین آنهاست که با ایجاد ساختار کامپوزیتی و ریز کردن ساختار تا حد نانومتر این محدودیت تا حد زیادی قابل اصلاح است. هدف از این پژوهش تولید نانوکامپوزیت آلومینا– مولیبدن به روش آسیاب کاری مکانیکی است. بدین منظور مخلوط پودر آلومینیوم و اکسید مولیبدن آسیاب گردید تا از واکنش بین آنها نانوکامپوزیت مزبور بدست آید. در مرحله بعد فشرده سازی نمونه ها در دماهای 1300 و 1400 درجه سانتیگراد انجام و رفتار سینترینگ آنها مورد بررسی قرار گرفت. مشخصه یابی پودر نانوکامپوزیت و نمونه متراکم توسط آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و عبوری (tem) انجام شد. نتایج بررسی ها نشان داد که در مخلوط استوکیومتری آلومینیوم و اکسید مولیبدن، واکنش پس از 120 دقیقه و در مخلوط غیر استوکیومتری پس از 170 دقیقه کامل می شود. مکانیزم واکنش برای هر دو ترکیب به صورت احتراقی خود پیشرونده تعیین گردید. محصول واکنش ترکیب استوکیومتری نانوکامپوزیت آلومینا- 7/26 درصد حجمی مولیبدن و محصول واکنش ترکیب غیر استوکیومتری نانوکامپوزیت آلومینا- 15 درصد حجمی مولیبدن بود. بررسی های پراش پرتو ایکس نشان داد که پس از تکمیل واکنش هیچ فاز اضافه ای نظیر ترکیبات میانی در محصولات واکنش وجود ندارد. با ادامه آسیاب کاری نیز فقط اندازه دانه های کریستالی کاهش و کرنش داخلی افزایش یافت. اندازه دانه مولیبدن و آلومینا پس از 270 دقیقه آسیاب کاری به ترتیب 15 و 25 نانومتر در مخلوط استوکیومتری و 18 و 10 نانومتر در مخلوط غیر استوکیومتری به دست آمد. عملیات حرارتی نمونه ها در دمای 800 درجه سانتیگراد نشان داد که نانوکامپوزیت تولیدی از پایداری حرارتی خوبی برخوردار است. در ادامه پودر نانوکامپوزیت های تولیدی و نیز پودر آلومینای ? که به مدت زمان 270 دقیقه آسیاب شده بود تحت فشار 200 مگاپاسکال فشرده و سپس در دو دمای 1300 و 1400 درجه سانتیگراد سینتر شدند. بررسی ها نشان داد که رشد دانه ها به دلیل حضور فاز دوم در هر یک از فازهای تشکیل دهنده نانوکامپوزیت بسیار ناچیز می باشد. در این مورد نیز تشکیل فاز آلومینای ? در کنار آلومینای ? مشاهده می شود. افزایش دمای سینترینگ و نیز افزایش مقدار مولیبدن باعث کاهش مقدار تخلخل نمونه ها می گردد. با افزایش درصد مولیبدن در نمونه ها سختی افت کرده اما استحکام خمشی افزایش می یابد.