تعیین اثر اتمسفر آسیاب کاری بر فرآیند تولید و مشخصات نانو پودرهای بور
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوینعلی سیف اله زاده 1 , سمانه محمدی 2
1 - استادیار، گروه مهندسی شیمی، مجتمع دانشگاهی شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
2 - دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، مجتمع دانشگاهی شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
الکلمات المفتاحية: نانو ذرات بور, آسیاب گلولهای, اتمسفر آسیابکاری,
ملخص المقالة :
خواص منحصر به فرد پودرهای بور، دورنمای قابل توجهی را برای کاربردهای عملی این ماده در بسیاری از زمینههای صنعتی به وجود میآورد. بنابراین، بررسی عوامل موثر بر تولید این ماده، بسیار مهم است. در این پژوهش، اثر اتمسفر آسیابکاری بر فرآیند سنتز نانو پودرهای بور و ویژگیهای محصولات نهایی، در یک آسیاب گلولهای سیارهای بررسی شده است. فرآیند به کمک مقادیر استوکیومتری از اکسید بور و منیزیم به عنوان مواد واکنشگر انجام شد (3/7 گرم). آسیابکاری در دمای اتاق با نسبت وزنی گلوله به پودر (22:1) و با سرعت چرخشی rpm 520، در اتمسفرهای آرگون و هوا به صورت مجزا به مدت 9 ساعت صورت پذیرفت. پودرهای آسیاب شده توسط اسید کلریدریک (25% وزنی ) و آب مقطر تصفیه گردیدند (دو مرتبه) و محصولات نهایی پس از عملیات خشک کردن، تهیه شدند. بر اساس نتایج به دست آمده، میزان محصول نهایی و خلوص آن در محیط آرگون بیشتر از هوا بوده است. نتایج آنالیزهای عنصری نشان داد که پودر بور در شرایط بیان شده با خلوصی در حدود 90% در فضای آرگون میتواند تهیه شود. . افزون بر این، آنالیز XRD، نشان داد که این محصول دارای ساختاری غیر کریستالی است. هم‌چنین مشاهدات SEM، توزیع اندازه ذرهای در حدود 48 تا 81 نانومتر را تأیید کردند.
References:
1. V. Udhayabanu, N. Singh and B. S. Murty, ”Mechanical activation of aluminothermic reduction of NiO by high energy ball milling”, J. Alloys and compounds, Vol. 497, pp. 142-146, 2010.
2. C. Suryanarayana, ” Mechanical alloying and milling”, Progress in Materials Science, Vol. 46, pp. 1-184, 2001.
3. ب. امینیکیا و ص. فیروزی، "بررسی پارامتر زمان آسیابکای بر ریز ساختار نهایی پودرTiB2-TiC نانوکریستالی تولیدی به روش سنتز احتراقی تحت ماکروویو"، مجله مواد نوین، جلد5، شماره 1، ص 15-25، پاییز 93.
4. F. J. Gotor, M. Achimovicova, C. Real and P. Balaz, “Influence of the milling parameters on the mechanical work intensity in planetary mills”, J. Powder Technology, Vol. 233, pp. 1-7, 2013.
5. L. Takacs, “Self-sustaining reactions induced by ball milling”, Progress in Materials Science, Vol. 47, pp. 355–414, 2002.
6. A. F. Fuentes and L. Takacs, “Preparation of multicomponent oxides by mechanochemical methods”, J. Mater Sci, Vol. 48, pp. 598–611, 2013.
7. C. Deidda, F. Delogu, F. Maglia, U. A. Tamburini and G. Cocco, “Mechanical processing and self-sustaining high-temperature synthesis of TiC powders”, J. Materials Science and Engineering A, Vol. 375–377, pp. 800–803, 2004.
8. G. B. Schaffer and P. G. McCormick, “Displacement reactions during mechanical alloying”, Metallurgetical Transactions, Vol. 21A, pp. 2789-2794, 1990.
9. J. J. Moore and H. J. Feng, “Combustion synthesis of advanced materials: part II. Classification, applications and modeling”, Progress in Material Science, Vol. 39, pp. 275-316, 1995.
10. V. I. Matkovich, Boron and refractory borides, Springer, 1977.
11. D. Agaoguliari, O. Balci, I. Duman and M. L. Ovecoglu, “Synthesis of α and β-rhombohedral boron powders via gas phase thermal dissociation of boron trichloride by hydrogen”, J. Metallurgical and Materials Transactions, Vol. 42, pp. 568-574, 2011.
12. P. R. Taylor, “Synthesis of boron using molten salt electrolysis”, US Patent 0294670A1, 2010.
13. R. Neelameggham, “Elemental boron and magnesium boride synthesis”, J. Manuf. Sci. Prod, Vol. 12, pp. 155–160, 2012.
14. G. F. Tavadze and A. S. Shteinberg, Production of advanced materials by methods of self-propagating high temperature synthesis, Springer Berlin Heidelberg, 2013.
15. S. Boily, H. D. Alamdary, R. Dubuc and J. Gaudet,“Process for the production of elemental boron by solid state reaction”; World Intellectual Property Organization Patent, International publication number WO 03/051773, 2003.
16. R. Ricceri and P. Matteazzi, “Mechanochemical synthesis of elemental boron”, Int. J. Powder Metallurgy, Vol. 39, pp. 48-52, 2003.
17. D. Agaogulliari, O. Balci and I. Duman, “Mechanism & effects of various reducing agents on the fabrication of elemental boron”, Roznov pod Radhostem, Czech Republic, EU, 2010.
18. Y. Demirsar, “Investigation of the reaction of boron oxide with aluminum powder and method development for boron determination in the reaction”, MS Thesis, Izmir Institute of Technology, Turkey, 2007.
19. N. P. Nies and E. W. Fajans, “Production of elemental boron by magnesium reduction”, US Patent 2897056, 1959.
20. B. U. Yoo, H. H. Nersisyan, H. Y. Ryu and J. S. Lee, “Structural and thermal properties of boron nanoparticles synthesized from B2O3 + 3Mg + kNaCl mixture”, J. Combustion and Flame, pp. 1-7, 2014.
21. K. W. Ciurowa and K. Gamrat, “Some aspects of mechanochemical reactions”, Materials Science-Poland, Vol. 25, pp.219-232, 2007.
22. Z. H. Dou, T. A. Zhang, G. Y. Shi, C. Peng, M. Wen and J. He, “Preparation and characterization of amorphous boron powder with high activity”, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, Vol. 24, pp. 1446−1451, 2014.
