سنتز و سینتر نانوپودر کامپوزیتی آلومینا-سریا و بررسی خواص مکانیکی آن

در تحقیق حاضر نانو پودر کامپوزیتی آلومینا- سریا به دو روش سل- ژل و هم رسوبی معکوس تولید شد و رفتار سینتر، سینتیک رشد دانه ها و توسعه ریز ساختار پودر های تولید شده مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین خواص مکانیکی نمونه ها پس از سینتر بررسی شد. نتایج نشان داد سطح ویژه نانوپودر بدست آمده در روش رسوبی بالاتر و همچنین اندازه ذرات این نانوپودر ریز تر از نانوپودر تولید شده به روش سل- ژل می باشد اما دانسیته خام پایین تر به علت آگلومره های بیشتر در نانوپودر تولید شده به روش هم رسوبی معکوس، فرایند سینتر این نانوپودر را با مشکل مواجه می کند. افزودن سریا باعث کاهش استحکام اگریگیت ها ازmpa 158 به حدود mpa 101 شد. حضور سریا باعث به تعویق افتادن فرایند سینتر آلومینا شده و همچنین از رشد دانه های آلومینا جلوگیری کرد. افزودن 5 درصد وزنی اکسید سریم به آلومینا باعث افزایش انرژی اکتیواسیون رشد دانه از 428 به kjmol-1 554 شد. همچنین افزودن 5 درصد وزنی اکسید سریم باعث افزایش انرژی اکتیواسیون سینتر از634 به حدود kjmol-1 700 شد. هر چند با افزودن سریا انرژی اکتیواسیون رشد و همچنین انرژی اکتیواسیون سینتر هر دو افزایش یافتند اما اختلاف انرژی اکتیواسیون سینتر و رشد (?q) در نمونه کامپوزیتی (kjmol-1 147 =?q) کمتر از نمونه آلومینای خالص (kjmol-1 206 =?q) بود. بهترین استحکام شکست (mpa 381) و چقرمگی (mpa m1/2 1/4) در نمونه های حاوی 5 درصد وزنی سریا حاصل شد که این را می توان به ریز شدن ساختار و تنش های فشاری ایجاد شده در زمینه، ناشی از اختلاف ضریب انبساط حرارتی دو جزء آلومینا و سریا نسبت داد.