مطالعه بررسی ترمودینامیکی سنتز نانوکامپوزیت‌های B4C-TiB2 به روش درجا در دماهای مختلف با استفاده از نرم‌افزار HSC Chemistry
محورهای موضوعی :
نانومواد
مینا سعیدی حیدری
1
,
حمیدرضا بهاروندی
2
1 - مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
2 - مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
تاریخ دریافت : 1397/07/01
تاریخ پذیرش : 1397/07/01
تاریخ انتشار : 1397/07/01
کلید واژه:
نانوکامپوزیت B4C-TiB2,
سنتز درجا,
سینتر بدون فشار,
نرم‌افزار HSC Chemistry,
چکیده مقاله :
هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر دمای سینتر بر سنتز و خواص نانوکامپوزیت‌های B4C-TiB2 به روش درجا جهت دستیابی به نمونه‌هایی با wt.% 10 نانوذرات TiB2 است که بر این اساس مواد اولیه TiO2، کربن و B4C مورد استفاده قرار گرفتند. ابتدا پیش از انجام هر گونه عملیات آزمایشگاهی و با استفاده از نرم‌افزار HSC Chemistry، میزان تغییرات انرژی آزاد واکنش‌های بین B4C، TiO2 و کربن و در نتیجه انجام‌پذیری آن‌ها مورد بررسی قرار گرفت. سپس فرآیند آسیا‌کاری مواد اولیه در حضور الکل و در محفظه‌ای از جنس کاربید تنگستن به همراه گلوله‌هایی از همین جنس به مدت دو ساعت و با سرعت rpm 200 صورت گرفت. سینتر نمونه‌ها نیز در دماهای 2100، 2175 و C°2250 در اتمسفر آرگون و به مدت 5/1 ساعت انجام شد. پس از آن آنالیزهای XRD، FESEM و آزمون‌های تعیین دانسیته، میکرو سختی‌سنجی و میانگین اندازه دانه انجام گرفت. نتایج نشان‌دهنده این است که دانسیته نسبی و میکروسختی کاربید بور با افزودن TiO2 و کربن و در نتیجه سنتز درجای TiB2 بهبود یافته است. نانوکامپوزیت B4C-TiB2 در دمای C° 2250 حاصل شده و دانسیته و سختی آن نسبت به کاربید بور اولیه افزایش و میانگین اندازه دانه آن کاهش یافته است.
منابع و مأخذ:
Grigorev, T. Dubovik, N. Bega, O. Shcherbina, V. Subbotin, V. Kotenko, E. Prilutskii, A. Rogozinskaya, V. Lychko, I. Berezhinskii, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 50, 2011, 194.
Asadikiya, C. Rudolf, C. Zhang, B. Boesl, A. Agarwal, Y. Zhong, Journal of Alloys and Compounds, 699, 2017, 1022.
Lu, X. Yue, H. Ru, L. Yu, Rare Metals, 29, 2010, 92.
Xu, K. Flodstrom, S. Esmaeilzadeh, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 35, 2012, 311.
Sairam, B. Vishwanadh, J.K. Sonber, T.S.C. Murthy, S. Majumdar, T. Mahata, B. Basu, Journal of the American Ceramic Society, 101, 2018, 2516.
W. Kim, Y.H. Koh, H.E. Kim, Journal of the American Ceramic Society, 83, 2000, 2863.
Subramanian, A. Suri, T.C. Murthy, BARC News Letter, 313, 2010, 14.
Levin, N. Frage, M. Dariel, Metallurgical and Materials Transactions A, 30, 1999, 3201.
Celik, G. Goller, O. Yucel, F.c. Sahin, Advances in Science and Technology, 63, 2011, 79.
C. Sun, T. Sakamoto, K. Nakai, H. Kurishita, S. Kobayashi, J.Y. Xu, H. Cao, B. Gao, X. Bian, W.Y. Wu, Journal of Nuclear Materials, 417, 2011, 663.
Wang, V. Krstic, Journal of materials science, 38, 2003, 4567.
Moradkhani, H. Baharvandi, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 70, 2018, 107.
Rahimi, H. Baharvandi, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 66, 2017, 220.
R. Baharvandi, A. Hadian, A. Alizadeh, Applied Composite Materials, 13, 2006, 191.
Sigl, K. Schwetz, Euro-Ceramics II, 1, 1991, 517.
Telle, G. Petzow, High Tech Ceramics (Part A), 1986, 961.
Panasyuk, V. Oreshkin, V. Maslennikova, Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 18, 1979, 487.
Mizrahi, A. Raviv, H. Dilman, M. Aizenshtein, M. Dariel, N. Frage, Journal of materials science, 42, 2007, 6923.
Saeedi Heydari, H.R. Baharvandi, K. Dolatkhah, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 51, 2015, 6.
J. Wang, H. Peng, F. Ye, Y. Zhou, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21, 2011, 369.
Skorokhod, V. Krstic, Journal of Materials Science Letters, 19, 2000, 237.
V. Dudina, D.M. Hulbert, D. Jiang, C. Unuvar, S.J. Cytron, A.K. Mukherjee, Journal of Materials Science, 43, 2008, 3569.
Baharvandi, A. Hadian, Journal of Materials Engineering and Performance, 17, 2008, 838.
Saeedi Heydari, H.R. Baharvandi, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 51, 2015, 224.
Liu, D. Wang, J. Li, Q. Huang, S. Ran, Scripta Materialia, 135, 2017, 15.
Huang, K. Vanmeensel, O. Malek, O. Van der Biest, J. Vleugels, Materials Science and Engineering: A, 528, 2011, 1302.
Huang, K. Vanmeensel, O. Van der Biest, J. Vleugels, Journal of the European Ceramic Society, 31, 2011, 637.
C. Sahin, S.A. Yesilcubuk, High Temp Mater Processes, 28, 2009, 277.
Yamada, K. Hirao, Y. Yamauchi, S. Kanzaki, Journal of the European Ceramic Society, 23, 2003, 1123.
J. Wang, H. Peng, Y. Feng, Z. Yu, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21, 2011, s369.
Y. Yue, S.M. Zhao, L. Yu, H.Q. Ru, Key Engineering Materials, 434, 2010, 50.
V. Skorokhod, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 39, 2000, 414.
Skorokhod, M. Vlajic, V.D. Krstic, Materials science forum. Trans Tech Publ, 282, 1998, 219.
V. Skorokhod, V.D. Krstic, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 39, 2000.
D. Liu, Y.J. Qiao, Y.Y. Liu, Key Engineering Materials, 525, 2013, 321.
Cho, Ph.D thesis, School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, 2006.
Speyer, H. Lee, Journal of materials science, 39, 2004, 6017.
R. Gaskell, D.E. Laughlin, Introduction to the Thermodynamics of Materials, CRC Press, 2017.
Ji, R.I. Todd, W. Wang, H. Wang, J. Zhang, Z. Fu, Journal of the European Ceramic Society, 36, 2016, 2419.
Sun, C. Liu, R. Wang, Materials Science and Engineering: A, 519, 2009, 27.
Evans, Ph.D thesis, Imperial College London Department of Materials Science and Engineering, London, 2014.
M. Moshtaghion, Ph.D thesis, University of Seville, 2015.
Zou, P. Shen, X. Cao, Q. Jiang, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 29, 2011, 591.
K. Walker, Advanced Ceramic Materials, 3, 1988, 6.
He, S. Dong, Y. Kan, X. Zhang, Y. Ding, Ceramics International, 42, 2016, 650.
Sun, C. Liu, B. Li, L. Wang, B. Feng, Z. Xie, International Journal of Materials Research, 107, 2016, 52.
Kovalchenko, Y. Tkachenko, V. Kovalchuk, S. Satanin, Yurchenko, A. Kharlamov, Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 29, 1990, 523.
Kingery, H. Bowen, D. Uhlmann, R. Frieser, Journal of The Electrochemical Society, 124, 1977, 152.
A. Suri, C. Subramanian, J. Sonber, T. Murthy, International Materials Reviews, 55, 2010, 4.
_||_
Grigorev, T. Dubovik, N. Bega, O. Shcherbina, V. Subbotin, V. Kotenko, E. Prilutskii, A. Rogozinskaya, V. Lychko, I. Berezhinskii, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 50, 2011, 194.
Asadikiya, C. Rudolf, C. Zhang, B. Boesl, A. Agarwal, Y. Zhong, Journal of Alloys and Compounds, 699, 2017, 1022.
Lu, X. Yue, H. Ru, L. Yu, Rare Metals, 29, 2010, 92.
Xu, K. Flodstrom, S. Esmaeilzadeh, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 35, 2012, 311.
Sairam, B. Vishwanadh, J.K. Sonber, T.S.C. Murthy, S. Majumdar, T. Mahata, B. Basu, Journal of the American Ceramic Society, 101, 2018, 2516.
W. Kim, Y.H. Koh, H.E. Kim, Journal of the American Ceramic Society, 83, 2000, 2863.
Subramanian, A. Suri, T.C. Murthy, BARC News Letter, 313, 2010, 14.
Levin, N. Frage, M. Dariel, Metallurgical and Materials Transactions A, 30, 1999, 3201.
Celik, G. Goller, O. Yucel, F.c. Sahin, Advances in Science and Technology, 63, 2011, 79.
C. Sun, T. Sakamoto, K. Nakai, H. Kurishita, S. Kobayashi, J.Y. Xu, H. Cao, B. Gao, X. Bian, W.Y. Wu, Journal of Nuclear Materials, 417, 2011, 663.
Wang, V. Krstic, Journal of materials science, 38, 2003, 4567.
Moradkhani, H. Baharvandi, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 70, 2018, 107.
Rahimi, H. Baharvandi, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 66, 2017, 220.
R. Baharvandi, A. Hadian, A. Alizadeh, Applied Composite Materials, 13, 2006, 191.
Sigl, K. Schwetz, Euro-Ceramics II, 1, 1991, 517.
Telle, G. Petzow, High Tech Ceramics (Part A), 1986, 961.
Panasyuk, V. Oreshkin, V. Maslennikova, Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 18, 1979, 487.
Mizrahi, A. Raviv, H. Dilman, M. Aizenshtein, M. Dariel, N. Frage, Journal of materials science, 42, 2007, 6923.
Saeedi Heydari, H.R. Baharvandi, K. Dolatkhah, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 51, 2015, 6.
J. Wang, H. Peng, F. Ye, Y. Zhou, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21, 2011, 369.
Skorokhod, V. Krstic, Journal of Materials Science Letters, 19, 2000, 237.
V. Dudina, D.M. Hulbert, D. Jiang, C. Unuvar, S.J. Cytron, A.K. Mukherjee, Journal of Materials Science, 43, 2008, 3569.
Baharvandi, A. Hadian, Journal of Materials Engineering and Performance, 17, 2008, 838.
Saeedi Heydari, H.R. Baharvandi, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 51, 2015, 224.
Liu, D. Wang, J. Li, Q. Huang, S. Ran, Scripta Materialia, 135, 2017, 15.
Huang, K. Vanmeensel, O. Malek, O. Van der Biest, J. Vleugels, Materials Science and Engineering: A, 528, 2011, 1302.
Huang, K. Vanmeensel, O. Van der Biest, J. Vleugels, Journal of the European Ceramic Society, 31, 2011, 637.
C. Sahin, S.A. Yesilcubuk, High Temp Mater Processes, 28, 2009, 277.
Yamada, K. Hirao, Y. Yamauchi, S. Kanzaki, Journal of the European Ceramic Society, 23, 2003, 1123.
J. Wang, H. Peng, Y. Feng, Z. Yu, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21, 2011, s369.
Y. Yue, S.M. Zhao, L. Yu, H.Q. Ru, Key Engineering Materials, 434, 2010, 50.
V. Skorokhod, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 39, 2000, 414.
Skorokhod, M. Vlajic, V.D. Krstic, Materials science forum. Trans Tech Publ, 282, 1998, 219.
V. Skorokhod, V.D. Krstic, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 39, 2000.
D. Liu, Y.J. Qiao, Y.Y. Liu, Key Engineering Materials, 525, 2013, 321.
Cho, Ph.D thesis, School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, 2006.
Speyer, H. Lee, Journal of materials science, 39, 2004, 6017.
R. Gaskell, D.E. Laughlin, Introduction to the Thermodynamics of Materials, CRC Press, 2017.
Ji, R.I. Todd, W. Wang, H. Wang, J. Zhang, Z. Fu, Journal of the European Ceramic Society, 36, 2016, 2419.
Sun, C. Liu, R. Wang, Materials Science and Engineering: A, 519, 2009, 27.
Evans, Ph.D thesis, Imperial College London Department of Materials Science and Engineering, London, 2014.
M. Moshtaghion, Ph.D thesis, University of Seville, 2015.
Zou, P. Shen, X. Cao, Q. Jiang, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 29, 2011, 591.
K. Walker, Advanced Ceramic Materials, 3, 1988, 6.
He, S. Dong, Y. Kan, X. Zhang, Y. Ding, Ceramics International, 42, 2016, 650.
Sun, C. Liu, B. Li, L. Wang, B. Feng, Z. Xie, International Journal of Materials Research, 107, 2016, 52.
Kovalchenko, Y. Tkachenko, V. Kovalchuk, S. Satanin, Yurchenko, A. Kharlamov, Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 29, 1990, 523.
Kingery, H. Bowen, D. Uhlmann, R. Frieser, Journal of The Electrochemical Society, 124, 1977, 152.
A. Suri, C. Subramanian, J. Sonber, T. Murthy, International Materials Reviews, 55, 2010, 4.
