تشکیل نانو ویسکرهای sic در نسوزهای منیزیت-کربنی

امروزه دیرگدازهای منیزیت-کربنی به علت خواصی مانند خاصیت دیرگدازی بالا، مقاومت به شوک حرارتی و مقاومت به خوردگی، کاربرد گسترده ای در کوره های فولادسازی پیدا کرده اند. با وجود این مزایا اکسیداسیون گرافیت یکی از اصلی ترین مشکلات نسوزهای منیزیت-کربنی می باشدکه موجب افزایش تخلخل، کاهش استحکام ومقاومت به خوردگی نسوز می شود. استفاده از تقویت کننده هایی همچون کاربید سیلیسیم و کاربید بور به عنوان آنتی اکسیدان از اکسیداسیون کربن جلوگیری کرده و با تقویت زمینه ی دیرگداز باعث افزایش استحکام در دمای بالا می شود. هدف ازاین پژوهش ایجاد نانو ویسکرهای sic در نسوزهای منیزیت-کربنی می باشد. کاربید سیلیسیم به علت دارا بودن ویژگی های منحصربفرد، خواص این گونه نسوزها را بهبود می بخشد. انتظار می رود که کامپوزیت حاصل مقاومت به شوک حرارتی مطلوبی داشته باشد. شکل گیری نانو ویسکر به صورت درجا در دمای کاربرد آجر نسوز صورت می گیرد و به صورت ماده گران قیمت از قبل خریداری و افزودنی نیست. بخشی از این نانوویسکرها در مدت زمان کاربرد تجزیه شده و به c و si تبدیل می شوند که si یک آنتی اکسیدان بوده و از سوختن کربن آجر ممانعت می نماید. کربن نیز حضور مثبت خود را در آجر منیزیت کربنی ارائه می دهد. مواد اولیه شامل منیزیت گداخته ، منیزیت زینتر ی،گرافیت پولکی و آلومینای کلسینه با بایندر مخلوط و افزودنی ها شامل کاربید سیلیسیم، کاربید بور و فروسیلیسیم به ترکیب موجود اضافه و نمونه ها با فشار 4 مگا پاسکال پرس شده و در دماها و زمان های متفاوت تمپر شده اند. ساختار فازی، مورفولوژی و وضعیت نمونه ها با تکنیک-های پراش پرتو ایکس(xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) و میکروسکوپ نوری مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین دانسیته(bd)، استحکام فشاری سرد (ccs)، استحکام شکست با روش برزیلی، تخلخل(ap) و درصد جذب آب نمونه ها اندازه-گیری شده و واکنش بین سرباره ی فولاد و قطعات نسوز تولید شده بررسی گردید. تعدادی از نمونه ها تا دمای بالای 1650 درجه-سانتی گراد در یکی از کوره های صنعتی در بستر کک حرارت داده شد و نانو ویسکرهای sic تولید شده به صورت درجا مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد که افزودن فروسیلیسیم به نمونه های منیزیت-کربنی، موجب تشکیل نانو ویسکرهای کاربید سیلیسیم در دمای بالای 1650 درجه سانتی گراد شده است. حضور این ویسکرها موجب بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی و خوردگی این دیرگدازها شده است. نتایج نشان می دهند که در نمونه های پایه در دمای 250 درجه سانتی گراد، با افزودن 3 درصد وزنی فروسیلیسیم، استحکام شکست 1/5 برابر و در دمای بالای 1650 درجه سانتی گراد، با افزودن 5 درصد وزنی فروسیلیسم، استحکام شکست 1/9 برابر افزایش یافته است. در نمونه های حاوی 3 درصد وزنی sic نیز این استحکام در 3 درصد وزنی فروسیلیسیم در دمای پایین 1/5 برابر و در دمای بالا 1/8 برابر افزایش یافته است. در نمونه ی حاوی 1 درصد وزنی کاربید بور نیز با افزودن 3 درصد وزنی فروسیلیسیم در دمای پایین استحکام شکست 1/4 برابر افزایش یافته است.