Skip to main content
SUPERVISOR
Hassan Hadadzadeh,Mahmood Meratian isfahani,Masoud Panepour
حسن حداد زاده (استاد مشاور) محمود مراتيان اصفهاني (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Siavash Aghili
سياوش عقيلي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
In this research at first, B 4 C synthesis was performed in magnesiothermic reaction with commercial boron oxide. High hygroscopic nature and also lack of desired particle size of commercial boron oxide caused problems such as formation of HBO 2 and Mg(OH) 2 compounds in the initial mixture during milling. On the other hand, explosion and severe fragmentation of sample during combustion synthesis process was caused that the combustion wave during synthesis, was not observed and not examined. Also, increasing magnesium borate phase in combustion synthesis product caused difficult acidic leaching condition and thus remaining this phase in the product. Therefore, according to the results and ensuring failure of commercial boron oxide (due to the extreme hygroscopic nature) in relation to the production of B 4 C with good efficiency during magnesiothermic process, production issue of B 2 O 3 from boric acid were examined for achieving its key properties to compensate for the boron oxide inefficiency (particle size, surface morphology, hygroscopic nature). For this purpose, three methods, including methods of fusion, non-fusion and chemo-thermal method were examined. The results of fusion and non-fusion methods showed that due to the failure to remove hygroscopic nature and also the lack of access to appropriate particle size and morphology, the product of these two methods have similar behavior with commercial B 2 O 3 and therefore it is not efficient. Thus,
چکيده در تحقيق حاضر، در ابتدا بررسي سنتز B 4 C طي فرايند منيزيوترمي در واکنش با منبع اکسيد بور تجاري انجام شد. ماهيت بسيار نمگير و همچنين عدم وجود ذرات با اندازه مطلوب اکسيد بور تجاري باعث بوجود آمدن مشکلاتي گرديد که از آن جمله مي توان به وجود ترکيب HBO 2 و همچنين تشکيل منيزيم هيدروکسيد در مخلوط اوليه حين آسياکاري اشاره کرد. همچنين انفجار و پراکندگي شديد نمونه حين فرايند سنتز احتراقي موجب نامشهود شدن موج احتراق حين سنتز و عدم بررسي آن شد. همچنين افزايش فاز منيزيم بورات در محصول سنتزاحتراقي موجب عدم حذف آن بعد از اسيد شويي محصول گرديد. از اينرو با توجه به نتايج حاصل و اطمينان از ناکارآمدي B 2 O 3 تجاري (ناشي از پديده نمگيري شديد) در خصوص توليد B 4 C با راندمان مناسب طي فرايند منيزيوترمي، موضوع توليد B 2 O 3 از بوريک اسيد در راستاي دستيابي به خواص تعيين کننده آن جهت جبران ناکارآمدي مذکور (اندازه ذرات، مورفولوژي سطحي و نمگيري) مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور سه روش شامل روش ذوبي، روش غير ذوبي و روش شيميايي- حرارتي در دستور کار قرار گرفت. نتايج حاصل از روش هاي ذوبي و غير ذوبي نشان داد که به سبب عدم رفع قابليت نمگيري و نيز عدم دستيابي به اندازه ذرات و مورفولوژي مناسب، محصول توليدي اين دو روش داراي رفتاري مشابه با B 2 O 3 تجاري بوده و فاقد کارآمدي لازم مي باشد. از اينرو طي روش سوم جهت دستيابي به خواص مورد نياز، يک روش جديد ترکيبي از فرايندهاي شيميايي و عمليات حرارتي براي اولين بار طراحي گرديد. بنابراين آبزدايي بوريک اسيد جهت دستيابي به اکسيد بور طي دو مرحله انجام گرفت. در مرحله اول طي فرايند رفلاکس توام با تقطير در دماي حدود 64 درجه سانتيگراد و به مدت 5/1 ساعت، متابوريک اسيد (HBO 2 ) توليد گرديد و در مرحله دوم طي يک پروفيل حرارتي مشخص حداکثر تا دماي 240 درجه سانتيگراد و کمتر از 150 دقيقه، اکسيد بور توليد شد. نتايج حاصل از الگوي پراش پرتو ايکس و آناليز طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز حاکي از وجود فاز کريستالي متابوريک اسيد به عنوان محصول مرحله اول و توليد اکسيد بور آمورف به عنوان محصول مرحله دوم مي باشد. همچنين نتايج حاصل ازآناليز حرارتي وزن سنجي و تصاوير ميکروسکوپي الکتروني روبشي حاکي از پودر اکسيد بور توليدي بدون آب و پودر متابوريک اسيد متخلخل با اندازه ذرات کمتر از 5/1 ميکرومتر مي باشد. پس از دستيابي به اکسيد بور توليدي، عمليات سنتز احتراقي طي فرايندهاي منيزيوترمي و آلومينيوترمي انجام گرديد. نتايج حاصل از اين دو فرايند نشان داد که فرايند منيزيوترمي بعد از فرايند اسيد شويي با محلول HCl، با بهره بالاي توليد کاربيد بور همراه است اما در فرايند آلومينيوترمي به دليل تشکيل ترکيب Al 2 O 3 طي فرايند و عدم دستيابي به شرايط مناسب جهت شستشوي آن با محلول NaOH، بدست آوردن B 4 C با بهره توليد بالا مشکل است و در نتيجه فرايند منيزيوترمي جهت توليد B 4 C، از کارآمدي بالاتري نسبت به فرايند آلومينيوترمي برخوردار است. بنابراين در اين تحقيق، طي طراحي و اجراي کوپل فرايندهاي رفلاکس همراه با تقطير و عمليات حرارتي مي توان به سهولت به محصول B 2 O 3 با اندازه ذرات بسيار ريز و زمان هاي کمتر آبگيري نسبت به ساير روش هاي موجود، دست يافت. همچنين مي توان نتيجه گرفت که روش جديد مذکور توليد اکسيد بور، نقش موثري در فرايند سنتز B 4 C به ويژه در فرايند منيزيوترمي داشته است. کلمات کليدي سنتز احتراقي، SHS، منيزيوترمي، آلومينيوترمي، کاربيد بور، B 2 O 3 ، بوريک اسيد، HBO 2 ، فرايند رفلاکس، عمليات حرارتي، آبزدايي، اسيد شويي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی