بررسي تاثير سرعت آسياكاري بر توليد نانوكامپوزيت درجاي Al2O3-ZrB2 با استفاده از روش مكانوشيميايي

Effect of Milling Speed on Fabrication Al2O3-ZrB2 in Situ Nano-Composite Powder Via Mechanochemical Synthesis

در اين پژوهش اثر سرعت آسياكاري بر سامانه احتراقي Al/ZrO2/H3BO3 مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور پودرهاي خام اوليه با نسبت هاي استوكيومتري مشخص و نسبت گلوله به پودر 1:10 با سرعت هاي350، 450 و500 دور بر دقيقه به مدت 15 ساعت تحت عمليات آسياكاري قرار گرفتند. هم‌چنين، آناليز حرارتي افتراقي(DSC ) با نرخ گرمايش°C/min 40 بر روي نمونه ها انجام شد. بمنظور بررسي فازهاي تشكيل شده، آناليز فازي XRD بر روي نمونه ها صورت پذيرفت و نتايج نشان دادند كه در سرعت هاي پايين، كامپوزيت مورد نظر تشكيل نشده و تنها برخي از فازهاي بين فلزي Al-B ظاهر شده است. هم‌چنين، با افزايش سرعت آسياكاري احتمال سنتز كامپوزيت در محفظه آسياب بيشتر خواهد شد. در نمونه آسيا شده با سرعت rpm 500 مشاهده شد كه پس از 7 ساعت آسياكاري سنتز كامپوزيت Al2O3-ZrB2 در محفظه آسياب، طي يك واكنش انفجاري (به شدت گرمازا) انجام گرفت. ريخت شناسي كامپوزيت سنتز شده با ميكروسكوپ الكتروني روبشي، SEM، بررسي شد كه ساختار كاملا متخلخل را نشان داد. ميانگين اندازه دانه ها براي دو جز كامپوزيتي آلومينا و بوريد زيركونيم با استفاده از روش ويليامسون-هال به ترتيب 58 و 42 نانومتر محاسبه شد.

In this study the effect of milling speed on Al/ZrO2/H3BO3 combustion system is evaluated. The powders were milled at different speed (350, 450 and 500 rpm) for 15 hours. Also, differential thermal analysis (DSC) was performed on the samples. In order to investigate the formed phases, XRD phase analysis was done on the samples. The results showed that the formation of composite has not been achieved at low speeds, and only some intermetallic phases (such as Al-B) were appeared. Also, by increasing the speed of milling, the probability of composite synthesis (in the chamber) will increase. However, increasing the milling speed up to 500 rpm leads to the formation of the composite inside the mill by mechanochemical method with releasing substantial amount of heat. Scanning electron microscopy results show that the morphology of the synthesized composite is highly porous one. The average grain size of alumina and zirconium borides were measured 58 and 42 nm, respectively.