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

محورهای موضوعی : سرامیک ها و مواد نسوز

Amirabbas Nourbakhsh ¹ (no.112,negin abshar building,rezvan alley ,abshar)

تاریخ دریافت : 1401/06/20 تاریخ پذیرش : 1401/11/28 تاریخ انتشار : 1402/09/01

کلید واژه: نانو لوله کربنی, آلومینا-کربن, مزوپور آلومینا, دیرگدازها,

چکیده مقاله :

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.

چکیده انگلیسی:

Alumina-C refractories have been widely used as slide gate submerged entry nozzles and mono block stoppers in steelmaking due to their unique physical and mechanical properties.In this research,the effect of different source of alumina having unlike surface areas(nano and mesoporous)and MWCNT additives on physical and mechanical properties of Al2O3-C refractories was investigated.In this regard mesoporous alumina was synthesized by sol-gel method.Then the mesoporous and nano alumina precursors were added to the functionalized MWCNT.In order to better distribution of 0.5-1.5 wt% nano additives the additives were firstly added to the matrix and then mixed with coarse particles of Al2O3-C refractories. Following in order to physical and mechanical properties investigation, all samples pressed under 150Mpa pressure by uniaxial then pressed and tempered at 200 ℃ for 6h, and afterward fired under coke atmosphere at 1450℃ for 2 h.The bulk density apparent porosity and cold crushing strength were determined according to their respective standard. Moreover their microstructure and phase analysis was investigated by XRD and SEM.The results confirmed that the sample containing1wt% nano Al2O3-MWCNT composite showed the highest CCS of about 137 Mpa,and sample with1.5 wt% mesoporous Al2O3 showed the lowest CCS (94 Mpa).The improvement of mechanical properties could be related to the higher SiC formation in the presence of nano Al2O3- MWCNT by vapor- solid mechanism. The main reason for decreasing mechanical properties in the presence of mesoporous additives could be attributed to limiting of gas-solid reaction due to trap of gases and therefore lower formation of SiC whiskers through the matrix.