مقایسه اثر افزودنی های نانو و مزوپور آلومینا با نانو کامپوزیت های آنها به همراه نانو لوله های کربن بر ریز ساختار، خواص فیزیکی و مکانیکی دیرگدازهای آلومینا – کربن
الموضوعات :
1 - no.112,negin abshar building,rezvan alley ,abshar
الکلمات المفتاحية: نانو لوله کربنی, آلومینا-کربن, مزوپور آلومینا, دیرگدازها,
ملخص المقالة :
دیرگدازهای پایه آلومینا-کربن به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی منحصربه فرد خود به طور گسترده به عنوان دریچه کشویی و شرود نازل... در صنعت مورد استفاده قرارمی گیرد. در این تحقیق تاثیر افزودنی های آلومینا‌ی (نانو و مزوپور) و کامپوزیت آنها به همراه نانو لوله کربنی دردیرگدازهای آلومینا –کربن مورد بررسی قرار گرفت.در این راستا،مزوپورآلومینا با روش سل-ژل سنتز شد.سپس مزوپور آلومینا و نانو آلومینا به نانو لوله کربنی عاملدار جهت تهیه نانو کامپوزیت اضافه گردید.جهت توزیع نانو افزودنی ها،مقادیر1.5-0.5 Wt% به جزءریزدانه اضافه شد و پس از آن با ذرات درشت موجود در بدنه آلومینا-کربن مخلوط گردید. در ادامه جهت بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه ها تحت پرس با فشارMPa150 شکل دهی و تحت بستر کک در دمای ℃200 با ماندگار 6hr تمپر و در دمای℃ 1450 به مدت 2hr در محیط احیایی تحت کک پخت داده شدند. چگالی ظاهری(DIN 993-1)، تخلخل ظاهری(DIN 993-1) و استحکام فشاری سرد(993-5 DIN 993-7) بر اساس استانداردها تعیین گردید و جهت تحلیل ریز ساختار و آنالیز فازی از SEM و XRD استفاده شد. نتایج نشان داد که نمونه حاوی 1Wt% کامپوزیت نانو آلومینا-نانو لوله کربنی چند دیواره دارای بالاترین استحکام فشاری سرد در حدودMPa 137 و نمونه با 1.5Wt% مزوپور آلومینا کمترین استحکام فشاری سرد در حدودMPa 94 را دارد. بهبود خواص مکانیکی می تواند با تشکیل بیشتر SiC درحضور Al2O3- MWCNT توسط مکانیزم بخار-جامد مرتبط باشد.دلیل اصلی کاهش خواص مکانیکی با استفاده از افزودنی های مزوپور می‌تواند به محدودیت واکنش گاز-جامد کمتر تشکیل شدن SiC در فاز زمینه ارتباط داده شود.
[1]¬ N. Liao, Y. Li, Sh. Jin, Sh. Sang & G. Liu, "Reduced brittleness of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) containing Al2O3-C refractories with boron carbide", Materials science & engineering A, vol. 698, pp. 80-87, 2017.
[2] C. Atzenhofer, S. Gschiel & H. Harmuth, "Phase formation in Al2O3-C refractories with Al addition", Journal of the European Ceramic Society, vol. 37, no, 4, pp. 1805-1810, 2017.
[3] V. Roungos & C. G. Aneziris, "Improved thermal shock performance of Al2O3–C refractories due to nano-scaled additives", Ceramics International, vol. 38, no. 2, pp. 919-927, 2012.
[4] H. B. Fan, Y. W. Li & S. B. Sang, "Microstructures and mechanical properties of Al2O3–C refractories with silicon additive using different carbon sources", Materials Science and Engineering A, vol. 528, no.7-8, pp. 3177-3185, 2011.
[5] H. Shikano, "Refractories Handbook", Technical Association of refractories, 1998.
[6] M. Luo, Y. Li, Sh. Jin, Sh. Sang, L. Zhao & Y. Li, "Microstructures and mechanical properties of Al2O3-C refractories with addition of multi walled carbon nanotubes", Materials science and engineering A, vol. 548, pp. 134-141, 2012.
[7] V. Roungos, C. G. Aneziris & H. Berek, "Novel Al2O3 refractories with less residual carbon due to nanoscaled additives for continuous steel casting application", Advance Engineering materials, vol. 14, no. 4, pp. 255-264, 2012.
[8] V. Roungos & C. G. Aneziris. "Improved thermal shock performance of Al2O3-C refractories due to nanoscaled additives", ceramics international, vol. 38, no. 2, pp.919-927, 2012.
[9] N. Brachhold, J. Fruhstorfer, A. Mertke & C. G. Aneziris. "Carbon bonded alumina refractories with reduced carbon content due to the addition of semi-conductive silicon and/ or nanoparticles", Journal of Ceramic sience and technology, vol. 7, pp. 209-222, 2016.
[10] Z. Huizhong, W. Bin & W. Houzhi, "Influences of nano-alumina and nano-silica on sintering and mechanical property of corundum refractories", Naihuo Cailiao, pp. 472-482, 2002.
[11] C. G. Aneziris, U. Klippel, W. Scharfl, V. Stein & Y. Li, "Functional refractory material design for advanced thermal shock performance due to Titania additions", Applied Ceramic Technology, vol. 4, no. 6, pp. 481-489, 2007.
[12] Z. Ji, N, Liao, Y. Li, M. Nath, T. Zhu & L, Pan, Y. Dai, "Effect of h-BN on the microstructure and fracture behavior of low carbon Al2O3-C refractories", Ceramics International, vol. 47, no. 21, pp.29900-29907, 2021.
[13] A. Baghaei, A. B. Nourbakhsh & R. Ebrahimi Kahrizsangi, "Inclusion removal mechanisms of Al-Killed 304 low carbon stainless steel melt using hercynite coted Al2O3-C ceramic foam filters", Advance Materials and processing, vol. 9, no. 2, pp. 27-37,2021.
[14] S. Badogaa, R. V. Sharmaa, A. K. Dalai & J. Adjaye, "Synthesis and characterization of mesoporous aluminas with different pore sizes: Application in NiMo supported catalyst for hydrotreating of heavy gas oil", Applied Catalysis A: general, vol. 489, pp. 86-97, 2015.
[15] N. Bakhsh, F. A. Khalid & A. S. Hakeem, "Synthesis and characterization of pressureless sintered carbon nanotube reinforced alumina nano composites", Materials science and engineering: A, vol. 578, pp. 422-429, 2013.
[16] L. kumaria, T. Zhang, G. H. Du, W. Z. Li, Q. W. Wang, A. Datyec & K. H. Wu, "Termal of properties CNT-Alumina nanocomposites", composite science and technology, vol. 68, no. 9, pp. 2178-2183, 2008.
[17] A. Kołodziejczak-Radzimska, A. Budna, F. Ciesielczyk, D. Moszyński & T. Jesionowski," Laccase from Trametes versicolor supported onto mesoporous Al2O3: Stability tests and evaluations of catalytic activity", Process Biochemistry, vol. 95, pp. 71-80, 2020.
[18] S. Lu & Y. Liu, "Preparation of meso-macroporous carbon nanotube-alumina composite
monoliths and their application to the preferential oxidation of CO in hydrogen-rich gases", Applied catalysis B: Environmental, vol. 111-112, pp. 492-501, 2012.
[19] A. P. Daluz, M. A. L. Braulio & V. C. Pandolfelli, "Refractory castable engineering", Germany, Göller Verlag, 2015.
[20] S. Badoga, R. Sharma, A. Dalai & J. Adjaye, "Synthesis and characterization of mesoporous alumina with different pore sizes: Application in NiMo supported catalyst for hydrotreating of heavy gas oil", Applied Catalysis A: General, vol. 489, pp. 86-97, 2015.
[21] L. Ahmad, M. Unwin, H. Cao, H.chen, H. Zhao, A. Kennedy & Y. Q. Zhu, "Multi-walled carbon nanotubes reinforced Al2O3 nanocomposites: Mechanical properties and interfacial investigations", composites science and technology, vol. 70, no, 8, pp. 1199-1206, 2010.
[22] H. Barzegar-Bafrooei & T. Ebadzadeh, "Synthesis of nanocomposite powders of alumina carbon nanotube by sol-gel method", advanced powder technology, vol. 22, no. 3, pp. 366-369, 2011.
[23] F. Inam, A. Heaton, P. Brown, T. Peijs & M. Reece, "Effect of dispersion surfactants on the properties of ceramic-carbon nanotube (CNT) nanocomposites", ceramics international, vol. 40, no. 1, pp. 511-516, 2014.
[24] B. Chan, I. Moseung, T. Chakyung, H. Kimkyung, H. Leesoon & H. Hong, "Fabrication of carbon nanotube reinforced alumina matrix nanocomposite by sol–gel process", materials science and engineering A, vol. 395, no. 1-2, pp. 124-128, 2005.
[25] T. Wei, Zh. Fan, G. Luo & F. Wei, "A new structure for multi-walled carbon nanotubes reinforced alumina nanocomposite with high strength and toughness", Materials Letters, vol. 62, no. 4-5, pp. 641-644, 2008.
[26] S. Sarkar & P. Kr. Das, "Processing and properties of carbon nanotube/alumina nanocomposites: a review", advance study center, vol. 37, no. 1, pp. 53-82, 2014.
[27] N. Bakhsh, F. A. Khalid & A. S. Hekeem, "Effect of sintering temperature on densification and mechanical properties of pressureless sintered CNT-alumina nanocomposites", materials science and engineering, vol. 60, no. 1, 2014.
[28] I. Ahmad, M. Unwin, H. Co, H. Chen, H. Zhao, A. Kennedy & Y. Q. Zhu, "Multi-walled carbon nanotubes reinforced Al2O3 nanocomposites: Mechanical properties and interfacial investigations", composite science and technology, vol. 70, no. 8, pp. 1199-1206, 2010.
[29] F. Liang, N. Li & B. Liu & Zh. He, "Processing and characterization of Multi-walled carbon nanotubes containing alumina-carbon refractories prepared by nanocomposite powder technology", Metal and Materials Society and ASM international, vol. 47B, pp. 1661-1668, 2016.
[30] X. Li, G. Zhang, R. Tronstad & O. Ostrovski, "Synthesis of SiC whiskers by VLS and VS process", ceramics international, vol. 42, no. 5, pp. 5668-5676, 2015.
[31] A. W. Weimer, K. J. Nilsen, G. A. Cocheran & R. P. Roach, "Kinetics of carbothermal reduction Synthesis of beta silicon carbide" ceramics and advanced material research, vol. 39, no. 3, pp. 493-503, 1993.
