تاثیر فرآیند آسیاکاری مکانیکی بر احیا کربوترمیک زیرکن

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

نادر ستوده ¹ (استادیار گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج)
محمد علی عسکری زمانی ² (استادیار گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج)
عباس محصل ³ (استادیار گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج.)

تاریخ دریافت : 1394/10/09 تاریخ پذیرش : 1394/10/09 تاریخ انتشار : 1392/01/01

کلید واژه: آسیاکاری مکانیکی, زیرکونیا, زیرکن, احیاکربوترمیک,

چکیده مقاله :

نمونه‌هایی از مخلوط زیرکن (ZrSiO4) و کربن فعال با نسبت‌های استوکیومتری متفاوت (C/Zircon = 3:1, 6:1) تهیه و به مدت پنج ساعت آسیاکاری شدند. پس از انجام فرآیند آهن زدایی با اسیدکلریدیک دو نرمال روی نمونه های آسیاکاری شده، آزمایش‌های مقدماتی (TGA) روی کلیه نمونه‌ها در اتمسفر آرگن با خلوص بالا انجام شد. نتایج آزمایش‌های پراش اشعه ایکس روی باقی مانده های آزمایش (TGA) نشان داد با انجام پنج ساعت آسیاکاری مقدماتی، سرعت احیاکربوترمیک زیرکن افزایش می‌یابد. فاز زیرکونیای مونوکلینیک در کلیه نمونه‌ها پس از انجام احیا ، دیده شد اما در نمونه‌های آسیاکاری شده فاز زیرکونیای تتراگونال نیز وجود داشت. آزمایش‌های گرمایش همدما روی نمونه های آسیاکاری شده با نسبت وزنی کربن به زیرکن 6 به یک در دمای 1400 درجه سانتی‌گراد به مدت یک ساعت در اتمسفر آرگن، منجر به تشکیل فازهای کاربید زیرکونیم و کاربید سیلیسیم شد.  

منابع و مأخذ:

1- S. De Souza and B.S.Terry, "Production ofstabilized and non-stabilized ZrO2 by

carbothermic reduction of ZrSiO4", Journal ofMaterials Science,Vol.29, pp.3329-3336,1994.

2- P.K. Panda, L.Mariappan, V.A.Jaleel andT.S.Kannan, "Preparation of zirconia and

silican carbide whisker biphasic powdermixtures by carbothermical reduction of zircon

powders", Journal of Materials Science,Vol.31, pp.4277-4288, 1996.

3- N.Rigopoulos, A.Oh, M.Yousufi, R.G.O'Donnell and M.B.Trigg, "The carbothermal

reduction of zircon to zirconia and siliconcarbide for ceramics and refractories", Journal

of Australian Ceramic Society, Vol. 45(2),pp.54-58, 2009. 

4- M.D. Sacks, C.A.Wang, Z.Yang, and A.Jain"Carbothermal reduction synthesis of

nanocrystalline zirconium carbide and hafniumcarbide powders using solution-derived

precursors", Journal of Materials Science,Vol.39, pp.6057-6066, 2004.

5- Lj. Kljajevic, B.Matovic, A. RadosavljevicMihajlovic,M. Rosic, S. Boskovic and A.

Devecerski, "Preparation of ZrO2 andZrO2/SiC powders by carbothermal reduction

of ZrSiO4", Journal of Alloys and Compounds,Vol.509, pp.2203-2215, 2011.

6- D.W.Lee, S.M.Jin, J.H.Yu and H.M.Lee,"Synthesis of ultrafine ZrC powders by novel

reduction process", Materials Transactions,Vol.51, (12), pp.2266-2268, 2010.

7- D.H. Filsinger and D.B. Bourrie, "Silica tosilicon: Key carbothermic reduction and

kinetics", Journal of American CeramicSociety, Vol. 73(6),pp. 1726-1732, 1990.

8- V.D.Krstic, "Production of Fine, high puritybeta silicon carbide powders", Journal of

American Ceramic Society, Vol. 75(1),pp.170-174, 1992.

9- P. Balaz, Extractive Metallurgy of ActivatedMinerals, Elsevier, Amsterdam, 2000.

10- N.J.Welham, "Mechanical activation of thesolid-state reaction between Al and TiO2"

 Materials Science and Engineering A, Vol.255(1-2), pp. 81-89, 1998.

11- ن. ستوده ، "تاثیر فرآیند فعالسازی مکانیکی در مخلوط آلومینا- زیرکن بر واکنش تشکیل مولیت- زیرکونیا" ، مجله مواد

نوین، جلد 2، شماره 3، ص. 27 -38، بهار 1391.

12- ح.ر. عزت پور، م. حداد سبزوار، ج. وحدتی خاکی و ح.حمیدی ، "تولید درجای نانوکامپوزیت Cu-Cr)-Al2O3) به

روش مکانوشیمیایی" ، مجله مواد نوین ، جلد 1، شمراه 1، ص. .1389 پاییز ، 39 -48

13- S. Raygan, J.V. Khaki, and M.R.Aboutalebi, "Effect of mechanical activation

on the packed-bed, high temperature behaviorof hematite and graphite mixture in air",

Journal of Materials Synthesis Processing, Vol.10, pp. 113–120, 2002.

14- N. Setoudeh, A.Saidi, and N.J.Welham,"Carbothermic recution of anatase and rutile",

Journal of Alloys and Compounds, Vol. 390,pp. 138-143, 2005.

15-M. Erdemuglu, "Carbothermic reduction ofmechanically activated celestite", International

Journal of Minerals Processing, Vol. 92, pp.144–152, 2009.

16-N.Setoudeh, M. Ali Askari Zamani andN.J.Welham, "Carbothermic reduction of

mechanically activated mixtures of celestiteand carbon", World Academy of Science,

Engineering and Technology, Vol. 74, pp.444-447, 2011.

17-N.J. Welham and N. Setoudeh, "Highlyadsorbent carbon formed by ball milling",

Carbon, Vol. 43 pp.855–894, 2005.

18-N.J. Welham, V. Berbenni and PG.Chapman, "Activation of graphite sorption by

ball milling", Journal of Alloys andCompounds, Vol. 349 (1-2), pp.255-263, 2003.

19- N.J.Welham, V. Berbenni andP.G.Chapman, "Increased chemisorptions onto

activated carbon after ball milling", Carbon,Vol.40 (13), pp.2307-2315, 2002.

20- Terkel Rosenqvist, Principles ofExtractiveMetallurgy, Ch.14, Second Edition,

McGraw-Hill, 1983.

21- R. Gopi Chandran, K.C. Patil, and G.T.Chandrappa, "Combustion synthesis and

properties of mullite-zirconia composites",Journal of Materials Science, Vol.31, pp.5773-

5779, 1996.

22- P.N. Kuznetsov, L.I. Kuznetsova, A.M.Zhyzhaev, V.I. Kovalchuk, A.I. Sannikov, and

V.V. Boldyrev, "Investigation of mechanicallystimulated solid phase polymorphic transition

of zirconia", Applied catalysis A: General,Vol.298, pp.254-260, 2006.

23- R. C. Garvic, "Crystallization of thetetragonal structure in zirconia microcrystal",

Journal of the Physical Chemistry, Vol. 82 (2),pp.218-224, 1978.

24- T. Ebadzadeh, and E. Ghasemi, "Effect ofTiO2 addition on the stability of t-ZrO2 in

mullite-ZrO2 composites prepared fromvarious starting materials", Ceramics

International, Vol.28, pp.447-450, 2002

25- J.R. Kelly, and I. Denry, "Stabilizedzirconia as a structural ceramic: An overview",

Dental Materials, Vol. 24, pp.289-298, 2008.

26- Y. Xu, Z. Huang, Y.-Gai Liu, M. Fang, L.Yin and M. Guan, "Influence of yttria addition

on the phase transformations of zirconia fromzircon ore by carbothermal reduction process",

Solid State Sciences, Vol. 14, pp. 730-734,2012.