بررسي اثر عناصر انتقالي نانو بر تحولات فازي و ريزساختاري ديرگدازهاي كم‌كربن MgO-C

در اين تحقيق اثر افزودن نيترات آهن به‌عنوان پيش ماده كاتاليستي جهت تشكيل درجاي نانو ذرات Fe در رزين‌هاي فنوليك و تأثير آن بر ريزساختار ديرگدازهاي MgO-C بررسي شده است. بدين ترتيب جهت بررسي ريزساختار و سيستم اتصالي ديرگداز، رزين‌هاي بدون افزودني و حاوي افزودني به فاز زمينه ديرگداز MgO-C افزوده شد. نمونه‌هاي آماده شده در دماهاي ºC800، ºC1000، ºC1200 و ºC1400 در اتمسفر احيايي پخت شد و جهت بررسي فازهاي تشكيل شده در زمينه ديرگداز و بررسي‌هاي ريزساختاري از XRD و FESEM استفاده شد. در اين تحقيق درصد آهن نسبت به رزين 0 و 6 درصد وزني انتخاب شد. نتايج نشان داد نيترات آهن در طول فرآيند پخت در اتمسفر احيايي تبديل به نانو ذرات آهن با اندازه متوسط 60 تا nm80 مي‌شود. تشكيل درجاي نانو ذرات آهن و تأثير كاتاليستي آن، منجر به گرافيته شدن كربن حاصل از پيروليز رزين فنوليك از دماي ºC800 شد و با افزايش دما نانو لوله‌هاي كربني توخالي و بامبو شكل و كربن پوست پيازي در ريزساختار تشكيل و بر مقدار آن‌ها افزوده شد. از طرفي با حضور نانو ذرات آهن، سرعت انجام برخي واكنش‌هاي ريزساختار در فاز زمينه ديرگداز در حين فرآيند پخت بهبود يافت و مورفولوژي فازهاي تشكيل شده در ريزساختار بعد از فرآيند پخت به مقدار قابل توجهي از حالت ذره‌اي به اليافي تغيير كرد. نتايج حاصل از بررسي‌هاي ريزساختاري نشان داد الياف Al4C3 و AlN از دماي ºC1000 تشكيل شده و با افزايش دما به ºC1200 الياف رشد و مقدار آن‌ها نيز افزايش يافت. همچنين در دماي ºC1200 الياف MgAl2O4 و MgO نيز تشكيل شد كه با افزايش دما به ºC1400 تراكم آن‌ها به مقدار قابل توجهي افزايش يافت. حضور نانو ذرات Fe در نمونه‌ها باعث قوي‌تر شدن نقش آنتي‌اكسيدان Al در تشكيل فازهاي سراميكي شد. مشاهدات ريزساختاري نشان داد عمدتاً الياف سراميكي در فاز اتصالي و بين اگريگيت‌ها تشكيل مي‌شوند و فرآيند تشكيل الياف و نانو لوله‌هاي كربني تشكيل شده غالباً از طريق دو سازوكار بخار-مايع-جامد (V-L-S) و بخار-جامد (V-S) بوده است.