بررسي اثر متغيرهاي فرآيندي بر سنتز پودر نانوكامپوزيت ZrB2-SiC با استفاده از روش سل-ژل

كارشناسي ارشد

كامپوزيت‌هاي ZrB2-SiC يكي از انواع سراميك‌هاي فوق دما بالا (UHTC) با ويژگي‌هاي ممتاز هستند و استفاده از آنها در ابعاد نانو، باعث بهبودي خواص بعد از اكسيداسيون مي‌شود. در اين پژوهش، پودر نانوكامپوزيت ZrB2-SiC با استفاده از روش سل-ژل و مواد اوليه تتراكلريد زيركونيم (ZrCl4) به عنوان منبع زيركونيم، تترااتوكسي‌سيلان (TEOS) به عنوان منبع سيليسيم، اسيدبوريك به عنوان منبع بور و رزين فنوليك (نوالاك) به عنوان منبع كربن سنتز شد. در اين روش پس از تشكيل سل با حل كردن مواد اوليه در حلال اتانول و با استفاده از تعديل‌كننده‌هاي استيك اسيد و استيلاستون، از حرارت‌دهي و افزايش غلظت براي تبديل سل به ژل استفاده شد. ژل حاصل شده در دماي C150 خشك و سپس عمليات كلسيناسيون تحت حرارت‌دهي در كوره در جريان آرگون در دماي C1500 و نگهداري به مدت 1.5ساعت، به عنوان مرحله نهايي سنتز انجام شد. بررسي‌هاي ترموديناميكي با استفاده از نرم افزار HSC نشان داد كه فازهاي ZrB2 و SiC فازهاي تعادلي غالب در دماهاي بالاتر از C1400 هستند. نتايج آناليز فازي پراش پرتوايكس (XRD) نشان داد كه در نسبت مولي C/Zr=6 نانوكامپوزيت ZrB2-SiC با خلوص بالا سنتز شد. دو حالت بدون استيل‌استون (acac) با دماي ژل سازي C70 و با acac با دماي فرآيند اتاق به عنوان دو حالت بهينه سنتز به دست آمدند. بررسي نتايج سنتز در دماي كلسيناسيون C1400 نشان داد كه كاهش دماي كلسيناسيون به C1400 موجب ايجاد فاز ZrC و فاز اكسيدي ZrO2 شد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) از دو نمونه بهينه، ريزساختاري با اندازه ذرات نانو زير nm100 را نشان دادند و همچنين نشان دادند كه وجود استيل‌استون (acac) تأثير چنداني بر ريزساختار نمونه سنتز شده نداشت. نقشه پرتوايكس (x-ray map) ميكروسكوپ SEM نشان داد كه توزيع عناصر به صورت يكنواخت در ذرات در مقياس ميكروني است و درنتيجه، كامپوزيت يكنواختي در ابعاد ميكروني حاصل شده است.

190543

دانشگاه علم و صنعت ايران

شناسايي و انتخاب مواد

دكتر منصور سلطانيه - دكتر سيدمرتضي مسعودپناه