سنتز ترکیب بین فلزی نانوساختار Zr3Co با خاصیت جذب بالا به روش آلیاژسازی مکانیکی

محورهای موضوعی : سنتز مواد

علی حیدری مقدم ¹ , حسین یوزباشی زاده ² , ولی اله دشتی زاد ³ , علی کفلو ⁴

1 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول
2 - دانشگاهآزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران
3 - سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران
4 - سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران

تاریخ دریافت : 1394/07/22 تاریخ پذیرش : 1394/09/30 تاریخ انتشار : 1394/09/01

کلید واژه: آلیاژسازی مکانیکی, ترکیب بین فلزی Zr3Co, پودر نانوساختار, مواد جاذب, فعالسازی,

چکیده مقاله :

ترکیب جاذب بین فلزی نانو ساختار Zr3Co به صورت پودر، به دلیل داشتن سطح ویژه بالا، نسبت به جاذب های پوششی و بالک دارای ظرفیت بالای جذب گازهای فعال بخصوص گاز هیدروژن می باشد. در این تحقیق ترکیب بین فلزی نانوساختار Zr3Co به روش آلیاژسازی مکانیکی از پودر عناصر اولیه تولید گردید. در فرآیند تولید، نسبت گلوله به پودر 1:15 و سرعت چرخش کاپ آسیاب سیاره ای rpm300 در نظر گرفته شد. پس از 16 ساعت آسیاکاری، پودر با دانه بندی آمورف، با ترکیب مورد نظر بدست آمد. تغییرات فازی، مشخصات ریز ساختاری و مکانیزم تشکیل ترکیب Zr3Co در اثر فرایند آلیاژسازی مکانیکی با استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز EDS و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پس از گذشت زمان بهینه آلیاژسازی مکانیکی و نیز اعمال فرایند فعالسازی مناسب، پودر ترکیب بین فلزی Zr3Co با کریستالیت هایی با اندازه ی 10 تا 20 نانومتر بدست آمد. بررسی ها نشان داد که در مرحله اول، ترکیب بین فلزی Zr3Co به واسطه نفوذ اتم های کبالت در ساختار زیرکونیوم در اثر آلیاژسازی مکانیکی تشکیل می گردد. سپس در مرحله دوم با اعمال فرایند فعالسازی بهینه، شکل گیری و رشد ترکیب بین فلزی Zr3Co در اثر نفوذ اتمهای زیرکونیوم و کبالت، ادامه می یابد.

منابع و مأخذ:

 [1]     C. Benvenuti, “Non-evaporable getters: from pumping strips to thin film coatings”, In: Proc. Of EPAC–1998, Stockholm, Sweden, pp. 200, 1998.

 

[2]     B. Ferrario, “Chemical pumping in vacuum technology” Vacuum, Vol. 47, pp. 363-370, 1998.

 

[3]     C. Benvenuti, P. Chiggiato, F. Cicoira & V. Ruzinov, “Nitriding decreasing surface outgassing by thin film getter coatings”, Vacuum, Vol. 50, pp. 57–63, 1998.

 

[4]     Y. Zhang, XY. Wei, CH. Mao, TF. Li & P. Yuan, “Preparation and pumping characteristics of Ti–7.5 wt. % Mo getter”, J Alloys Compd, Vol. 485, pp. 200–203, 2009.

 

[5]     B. Chabot & E. Parthe, “Sc₃Co, a new structure type related to Fe₃C and Re₃B by periodic unit-cell twinning”, Acta Cryst, Vol. B34, pp. 3173–3177, 1978.

 

[6]     AE. Dwight & TE. Klippert, “Variants of Zr₃Co and their superconducting critical temperature”, Mat Res Bull, Vol. 13, pp. 595–598, 1978.

 

[7]     IY. Zavaliy, RV. Denys, R. Cˇerný, IV. Koval’chuck, G. Wiesinger & G. Hilscher, “Hydrogen-induced changes in crystal structure and magnetic properties of the Zr3MOx (M = Fe, Co) phases”, J Alloys Compd, Vol. 386, pp. 26–34, 2005.

 

[8]     R. Pottgen, M. Lukachuk & R. Hoffmann, “Re3B type intermetallics–crystal chemistry, bonding and properties”, Z Kristallogr, Vol. 221, pp. 435–44, 2006.

 

[9]     SF. Matar, “Drastic changes of electronic, magnetic, mechanical and bonding properties in Zr₂Co by hydrogenation”, Intermetallics, Vol. 36, pp. 25–30, 2013.

 

[10] SF. Matar, “Drastic changes in electronic, magnetic, mechanical and bonding properties from Zr₂CoH₅ to Mg₂CoH₅”, J Solid State Chem, Vol. 200, pp. 209–214, 2013.

 

[11] SAES Getter, “Technical report. St 171 and St 172 sintered porous Getters”.

 

[12] SAES Getter, “Technical report. St 101 none-evaporable Getters”.

 

[13] SAES Getter, “Technical report. St 707 none-evaporable Getters activatable at low temperatures”.

 

[14] M. Coleman, D. Chandra, J. Wermer, TJ. Udovic, “Zirconium iron disproportion during hydriding reactions in nuclear gettering operation”, Adv Mater Energy Convers II. TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), 2004.

 

[15] EJ. Larson, KJ. Cook, JR. Wermer & DG. Tuggle, “Nitriding reactions with a Zr–Mn–Fe metal getter”, J Alloys Compd, Vol. 330–332, pp. 897–901, 2002.

 

[16] SAES Getter, “Technical report. CapaciTorr Pumps-MK5 Series”.

 

[17] L. Detian & C. Yongjun, “Applications of non evaporable getter pump in vacuum metrology”, Vacuum, Vol. 85, pp. 739–743, 2011.

 

[18] H. Londer, GR. Myneni, P. Adderley, G. Bartlok & W. Knapp, “New high capacity getter for vacuum insulated mobile LH₂ storage tank systems”, Vacuum, Vol. 82, pp. 431–434, 2008.

 

[19] G. Valdre, D. Zacchini, R. Berti, A. Costa & A. Alessandrini, “Nitrogen sorption tests, SEM-windowless EDS and XRD analysis of mechanically alloyed nanocrystalline getter materials”, Nanostruc Mater, Vol. 11, pp. 821–829, 1999.

 

[20] D. Petti, M. Cantoni, M. Leone, R. Bertacco & E. Rizzi, “Activation of Zr–Co–rare earth getter films: An XPS study” Appl Surf Sci, Vol. 256, pp. 6291–6296, 2010.

 

[21] JG. Bu, CH. Mao, Y. Zhang, XY. Wei & J. Du, “Preparation and sorption characteristics of Zr–Co–RE getter films”, J Alloys Compd, Vol. 529, pp. 69–72, 2012.

 

[22] Y. Hongyan, W. Jinku & G. Chuxi, “The improvement of the volume ratio measurement method in static expansion vacuum system”, Physics Procedia, Vol. 32, 492–497, 2012.

 

[23] P. Jeshin, W. Kim & M. Won, “Hydrogen sorption in zirconium and relevant surface phenomena”, Mater Trans, Vol. 48, pp. 1012–1016, 2007.

 

[24] H. Okamoto, “Co-Zr (Cobalt-Zirconium)”, JPEDAV, Vol. 32, pp. 169–170, 2011.

 

[25] NC. Abhik, R. Vivek, V. Udhayabanu & BS. Murty, “Influence of heat of formation of B2/L12 intermetallic compounds on the milling energy for their formation during mechanical alloying”, J Alloys Compd, Vol. 465, pp. 106–112, 2008.

 

[26] EIC. Suryanarayana & VV. Boldyrev, “The science and technology of mechanical alloying”, Mater Sci Eng A, Vol. 304–306, pp. 151–158, 2001.

 

[27] M. Alizadeh, G. Mohammadi, GHA. Fakhrabadi & MM. Aliabadi, “Investigation of chromium effect on synthesis behavior of nickel aluminide during mechanical alloying process”, J Alloys Compd, Vol. 505, pp. 64–69, 2010.

 

[28] AH. Molladavoudi, S. Amirkhanlou, M. Shamanian & F. Ashrafizadeh, “The production of nanocrystalline cobalt titanide intermetallic compound via mechanical alloying”, Intermetallics, Vol. 29, pp. 104–109, 2012.

 

[29] AH. Taghvaei, M. Stoica, G. Vaughan, M. Ghaffari, S. Maleksaeedi & K. Janghorban, “Microstructural characterization and amorphous formation in Co₄₀Fe₂₂Ta₈B₃₀ powders produced by mechanical alloying”, J Alloys and Compd, Vol. 512, pp. 85–93, 2012.

 

[30] R. Ashiri, “A Mechanistic study of nanoscale structure development, phase transition, morphology evolution, and growth of ultrathin barium titanate nanostructured films”, Metall Mat Trans A, Vol. 45, pp. 4138–4154, 2014.

 

[31] R. Ashiri, “From inorganic/organic nanocomposite based on chemically hybridized CdS–TGA to pure CdS nanoparticles”, J Ind Eng Chem, DOI: 0.1016/j.jiec.2014.05.002.

 

[32] R. Ashiri, A. Moghtada & R. Ajami, “Sonochemical synthesis of SrTiO₃ nanocrystals at low temperature”, Int J Appl Ceram Technol, DOI:10.1111/ijac.12315, in press.