تولید و مشخصه یابی نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیا

مولایت یکی از سرامیک های مهندسی است که دارای خواص ویژه ای مثل استحکام دمای بالای مناسب، مقاومت شیمیایی عالی و مقاومت خزشی بالا می باشد ولی مشکلاتی نظیر قابلیت زینتر پذیری کم، نیاز به دمای بالا برای (تهیه مولایت) و چقرمگی پایین، به عنوان عوامل محدود کننده در کاربرد وسیع این سرامیک مطرح می باشد. یکی از روش های بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی مولایت اضافه کردن زیرکونیا و تولید کامپوزیت مولایت- زیرکونیا می باشد که عموماً این کار توسط روش زینتر واکنشی انجام می گیرد و این روش نیاز به دمای بالا و زمان طولانی دارد. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و مشخصه یابی نانوکامپوزیت مولایت- زیرکونیا به روش فعال سازی مکانیکی بود. مواد اولیه مورد استفاده در این تحقیق شامل پودر آلومینای کلسینه، آلومینای راکتیو، زیرکن، آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید بود. از پودرهای آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید به عنوان عوامل تسریع کننده فرآیند استفاده شد. مواد اولیه با نسبت مولی منطبق بر ترکیب کامپوزیت مولایت- زیرکونیا آسیاکاری شده و سپس تحت عملیات پخت قرار گرفت. تأثیر عوامل مختلف از جمله زمان فعال سازی، دمای عملیات حرارتی، استفاده از پودرهای اولیه کلسینه شده و پودرهای آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید بر ساختار فازی و اندازه کریستالیت های کامپوزیت تولیدی بررسی شد. از تکنیک های مختلفی برای ارزیابی و مشخصه یابی محصولات تولیدی استفاده شد. از تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور بررسی ساختار فازی و تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب به دست آمده و به منظور بررسی مورفولوژی و توزیع اندازه ذرات و آگلومره های پودرهای اولیه و تولیدی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (eds) جهت بررسی فازهای مولایت و زیرکونیای تشکیل شده مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که بدون حضور یون های فلوئور و کلر، نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیای دو فاز بدون ناخالص پس از 40 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای آلومینای کلسینه وزیرکن و چهار ساعت عملیات پخت بعدی در 1400 درجه سانتی گراد با اندازه دانه های فاز مولایت 40 و فاز زیرکونیا 35 نانومتر حاصل می-گردد. هم چنین نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیا با 40 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای آلومینای راکتیو و زیرکن و 4 ساعت عملیات پخت بعدی در 1400 درجه سانتی گرادحاصل شد از طرفی مقداری زیرکن باقی مانده در ترکیب وجود داشت. حضور یون-های فلوئور و کلر سبب کاهش زمان فعال سازی مکانیکی شد. در مقابل اندازه دانه های به دست آمده در نتیجه تغییر مکانیزم تشکیل نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیا افزایش یافت. نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیا پس از 20 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای آلومینای کلسینه و زیرکن و اضافه کردن آمونیوم فلوراید و مخلوط کردن آن ها برای 5 دقیقه توسط آسیا گلوله ای و چهار ساعت عملیات حرارتی در 1400 درجه سانتیگراد با اندازه دانه های فاز مولایت 65 و فاز زیرکونیا 50 نانومتر به دست آمد. نانوکامپوزیت مولایت -زیرکونیا پس از 20 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای آلومینای کلسینه و زیرکن و اضافه کردن آمونیوم کلراید و مخلوط کردن آن ها برای 5 دقیقه توسط آسیا گلوله ای و چهار ساعت عملیات پخت در 1400 درجه سانتیگراد حاصل شد ولی مقداری آلومینای واکنش نکرده باقی مانده بود. کلمات کلیدی: