فرآیند نانو پودرهای آلومنیا و زیرکونیا و به هم فشردن آنها

فرآیند نانو پودرهای آلومنیا و زیرکونیا و به هم فشردن آنها

چکیده

آلومنیا تقویت شده با مگنزیا و پودرهای نانوی زیرکونیا تقویت شده با اتیریا به صورت مصنوعی با استفاده از ساکروز به عنوان عامل چلاتین و مواد از پیش تهیه شده اند محلول های آبی نیترات آلومینیوم، نیترات منیزیم، نیترات استیریوم و نیترات زیرکونیل تولید می شوند. پارامترهای سنتز آنها با تغییر نسبت ساکروز به یون فلزی، زمان کلین کردن و دمای تولید این نانو پودرها بهینه سازی می شود. پودرهای سنتز شده توسط تفرق اشعه x در دمای اتاق، تحلیل گر سطح BET‌و میکروسکوپ الکترونی انتقالی مورد بررسی قرار می گیرند. نانو پودرهای Y₂O₃ – ZrO₂ اندازه ذرات در بازه nm 200-80 با سطح متوسط m²/g 119 دارد و روش سنتر آن یک روش ساده است و می توان آنرا روی مواد مختلف پایه اکسیدی برای تشکیل پودر نانو اعمال کرد. نانو پودرها به صورت غیر محوری فشرده و چگتال تر می شود. دیسکهای تف جوش شده برای آزمایش سختی و اندازه گیری های چگالی همانند بررسی زیر ساختاری استفاده می شوند.

...

مقدمه:

چگالی بخشیدن به سرامیک و پودرهای فلز را می توان توسط روش های متعددی مانند افزایش چگالی سبز، کاهش شروع اندازه ذرات پودر، اصلاح توزیع اندازه ذرات و اضافه کردن مواد افزودنی تف جوش بهبود بخشید. در این فعالیت ما روی توسعه ترکیبات تقویت شده آلومنیا و زیرکونیا به شکل نانو پودر و برای بهبود تف جوش آنها تمرکز کردیم.

سطح بسیار بالای این نانو پودرها یکی از کلیدهای ظهور بهبود بخشی پتانسیل چگالی دادن با استفاده از روش های قراردادی و خواص نسبی به خاطر انرژی سطح ذخیره شده بالاتر است. جدا از روش های تف جوش متعارف، محققان برای چگالی دادن به پودرهای نانو با استفاده از روش های غیر متعارف مانند میکرو ویو و تف جوش جرقه- پلاسما و نگهداری ریز دانگی ریز ساختار با خواص مکانیکی بهتر تلاش می کنند. از سرامیک های آلومنیا، منگنز یا (Mgo) به صورت گسترده ای به عنوان مواد افزودنی تف جوش های چگالش بهتر استفاده شده است. اضافه کردن تعداد کمی از Mgo می تواند رفتار خیس شدن دانه های Al₂­o₃ و حرکت کمتر ریزدانه ها که چگالش تف جوش را افزایش می دهد را افزایش دهد. برای زیرگونیا (Zro₂) ، اتیریا (Y₂o₃) را بخاطر پایدار سازی فاز تتراگونال در دمای بالا و جلوگیری از ریزترک و از میان رفتن ذرات فشرده Zro₂، به علت استحاله تتراگونال دمای پایین به فاز مونوکلیک که همراه با تغییر حجم است، اضافه می شود. زیر گونیای پایدار با اتیریا (YSZ) به عنوان یک الکترولیت رایج در سلول سوخت اکسید جامد (SOFC) به علت رسانایی بالای یونی آن در دمای بالا و پایداری حرارتی و شیمیایی مطلوب آن استفاده می شود. معمولاً بین 6 و 8 مول % از Y₂o₃ برای عملکرد بهینه استفاده می شود. در کل، آشکار شده است که چگالی تف جوش هر دو به همان خوبی عملکرد شیمیایی Al₂o₃ و Zro₂ در صورت استفاده از نانو پودرها به عنوان مواد آغازگر می تواند بهبود یابد. روش های متعددی برای سنتز نانو پودرهای سرامیک مانند سل- ژل، احتراق، پلیمریزاسیون و رسوب دهی به کار مر یوند. در تحقیق ما، ساکروز به عنوان ماسو از پیش تهیه شده برای سنتز 05/5% مول Al₂o₃ تقویت شده با Mgo و 5/6% مول نانو پودرهای Zro₂ پایدار شده با اتیر یا به کار گرفته شد. روش سنتز حاضر منجر به توزیع هموژن فلز در محلول شده که ایجاد پودرهایی با اندازه ذرات یکنواخت
می شود. در طی فرآیند پودر سازی در دمای بالا بااستفاده از ساکروز، تشکیل محصول گازی بخاطر تجزیه جرم چلات و تبدیل حرارت و ایجاد پودرهایدرون متخلخل با سطح بسیار زیاد می باشد.دمای ایجاد شده در محل همچنین باعث تشکیل اکسید یون های فلزی می گردد. دیگر عناصر مانند H, C و N به سادگی در طی کلسین شدن در هوا اکسید می شدند. بنابراین، خلوص پودر نهایی زمانی که ساکروز به عنوان عامل چلات و ماده از پیش تهیه شده به کار می رود، هیچ تأثیری نمی بیند. در مطالعه اخیر، ری Mgo – Al₂o₃ و Y₂o₃ – Zro₂ سنتر شدند و این نانو پودرها برای تشکیل مواد فشرده چگال و مطالعه رفتار تف جوش آنها مورد مطالعه قرار گرفته اند.

خرید فایل