تحليل ترموديناميكي سنتز مكانوشيميايي نانو كامپوزيت TiB2-TiC به كمك نرم افزار شبيه ساز Factsage

Thermodynamic analysis of the machanochemical synthesis of TiB2-TiC nanocomposite by Factsage simulator software

در پژوهش حاضر، سنتز مكانوشيميايي نانو كامپوزيت TiB2-TiC مورد تحقيق قرار گرفت. پيش از انجام هر گونه عمليات آزمايشگاهي، به كمك نرم افزار شبيه ساز Factsage، انجام پذيري واكنش و ميزان تغييرات انرژي آزاد و آنتالپي مواد اوليه و محصولات در حين واكنش مكانوشيميايي، شبيه سازي و نمودارهاي (H-T) اين پروسه ترسيم و شرايط موفقيت آميز بودن آن تعيين شد. سپس از طريق اسياب مخلوط استوكيومتريك Ti و C و B با نسبت Ti : B : C: 2: 2: 1 ساختار نانو كامپوزيتي فوق به دست آمد. فرآيند آسياب مكانيكي، در يك آسياب سياره اي و تحت اتمسفر خنثي (Ar) صورت گرفت. از مخلوط آسيا شده در زمان هاي مختلف، نمونه برداري شد. نمونه ها از طريق بررسي طيف آناليز XRD و تصاوير SEM مورد تحليل فازي و ريز ساختاري و نيز تعيين اندازه كريستالي قرار گرفتند. بررسي هاي نشان داد كه مدت زمان 9 ساعت آسيا كاري جهت تشكيل ساختار نانو كامپوزيتي TiB2-TiC كفايت مي كند و از سوي ديگر با فازهاي ناخواسته كمتري از قبيل Ti2B5 و TiB همراه مي شود.

In this study, the mechanochemical synthesis of TiB2-TiC nanocomposite was investigated. Before any laboratory operation, by means of Factsage simulator software possibility of reaction and the amount of changes of free energy and enthalpy of raw materials and products during mechanochemical reaction was simulated and (H-T) profiles of this process were drawn and the successful condition was determined. Then from milling of stoichiometric mixture consist of Ti: B: C: 2: 2: 1, the above nanocomposite microstructure was provided. Mechanical milling process was conducted in a planetary mill and under inert atmosphere (Ar). Milled mixture in different times was sampled. The samples were investigated by XRD spectrum and SEM images of the microstructure and crystallite size were also determined. Studies showed that milling for 6h is sufficient to produce of TiB2-TiC nanocomposite microstructure. On the other hand, in this time, the final products have synthesized along with fewer unwanted phases such as TiB and Ti2B5.