Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hossei Enayati,Fatallah Karimzadeh,Ahmad Monshi
محمدحسين عنايتي (استاد راهنما) فتح اله کريم زاده (استاد راهنما) احمد منشي (استاد مشاور)
 
STUDENT
Akbar Heidarpour
اکبر حيدرپور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Fabrication and characterization of Al2O3/Mo nanocomposite by mechanical alloying
Mechanochemical reactions involving displacement reactions between a reactive metal and a metal oxide often led to the formation a nanocomposite structure. The Mechanochemical reactions fall into two categories, namely (a) those which occur during the mechanical activation process and there the reaction enthalpy is highly negative (e.g. adiabatic temperature T ad = 1300–1800 K), and (b) those which occur during subsequent thermal treatment and here the reaction enthalpy is only moderate (e.g. T ad 1300 K). The first type of reaction takes place in two distinct modes, i.e., either combustion reaction or a progressive reaction. Whenever a reaction is highly exothermic, it can occur abruptly after a certain time of milling and, once started, it proceeds in a self-sustained way. In this case, the reaction requires a given time to begin. This time is called ignition time and, due to the exothermic reaction, can be determined by an increase of temperature. A number of studies have been focused on the development of A1 2 O 3 /metal nanocomposites by different routes including synthesis of nanometer-sized ?-A1 2 O 3 -M composite (M=Fe, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Nb, Mo, W, Si, Fe) by ball milling of an appropriate metal oxide and Al. In this study fabrication and mechanical properties of alumina-based ceramic matrix nanocomposite reinforced by Mo (15 and 26.6 vol.%) was investigated. Al 2 O 3 -Mo nanocomposite was synthesized by ball milling of aluminum and molybdenum oxide powders mixtures in a SPEX8000 type ball mill. The evaluation of powder particles after different milling times and also after subsequent annealing was studied by x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and differential thermal analysis (DTA). The molybdenum oxide was found to be reacted with Al through a rapid self-sustaining combustion reaction process forming an Al 2 O 3 -Mo nanocomposite powder. After annealing at 800°C for 60min, crystallite size of Mo and alumina remained constant. In addition annealing caused formation of different polymorphic, ?-Al 2 O 3 with a crystallite size of 50nm. The powder particles were consolidated by cold uniaxially pressing followed by sintering in vacuum atmosphere at 1300 ?C and 1400 ?C. Results showed a significant improvement in flexural strength of Al 2 O 3 -Mo nanocomposites in comparison to alumina which increases by Mo content.
چکيده نانوکامپوزيت‌هاي آلومينا- فلز به دليل خواصي نظير سختي و استحکام عالي، چقرمگي مناسب و چگالي نسبتاً کم در دهه اخير مورد توجه طراحان و مهندسان براي کاربرد در صنايع مختلف قرار گرفته است. در واقع مشکل اصلي سراميک‌هايي نظير آلومينا تافنس پايين آنهاست که با ايجاد ساختار کامپوزيتي و ريز کردن ساختار تا حد نانومتر اين محدوديت تا حد زيادي قابل اصلاح است. هدف از اين پژوهش توليد نانوکامپوزيت آلومينا– موليبدن به روش آسياب‌کاري مکانيکي است. بدين منظور مخلوط پودر آلومينيوم و اکسيد موليبدن آسياب گرديد تا از واکنش بين آنها نانوکامپوزيت مزبور بدست آيد. در مرحله بعد فشرده‌سازي نمونه‌ها در دماهاي 1300 و 1400 درجه سانتيگراد انجام و رفتار سينترينگ آنها مورد بررسي قرار گرفت. مشخصه‌يابي پودر نانوکامپوزيت و نمونه متراکم توسط آناليز پراش پرتو ايکس (XRD) و ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) و عبوري (TEM) انجام شد. نتايج بررسي‌ها نشان داد که در مخلوط استوکيومتري آلومينيوم و اکسيد موليبدن، واکنش پس از 120 دقيقه و در مخلوط غير استوکيومتري پس از 170 دقيقه کامل مي‌شود. مکانيزم واکنش براي هر دو ترکيب به صورت احتراقي خود پيشرونده تعيين گرديد. محصول واکنش ترکيب استوکيومتري نانوکامپوزيت آلومينا- 7/26 درصد حجمي موليبدن و محصول واکنش ترکيب غير استوکيومتري نانوکامپوزيت آلومينا- 15 درصد حجمي موليبدن بود. بررسي‌هاي پراش پرتو ايکس نشان داد که پس از تکميل واکنش هيچ فاز اضافه‌اي نظير ترکيبات مياني در محصولات واکنش وجود ندارد. با ادامه آسياب‌کاري نيز فقط اندازه دانه‌هاي کريستالي کاهش و کرنش داخلي افزايش يافت. اندازه دانه موليبدن و آلومينا پس از 270 دقيقه آسياب‌کاري به ترتيب 15 و 25 نانومتر در مخلوط استوکيومتري و 18 و 10 نانومتر در مخلوط غير استوکيومتري به دست آمد. عمليات حرارتي نمونه‌ها در دماي 800 درجه سانتيگراد نشان داد که نانوکامپوزيت توليدي از پايداري حرارتي خوبي برخوردار است. در ادامه پودر نانوکامپوزيت‌هاي توليدي و نيز پودر آلوميناي a که به مدت زمان 270 دقيقه آسياب شده بود تحت فشار 200 مگاپاسکال فشرده و سپس در دو دماي 1300 و 1400 درجه سانتيگراد سينتر شدند. بررسي‌ها نشان ‌داد که رشد دانه‌ها به دليل حضور فاز دوم در هر يک از فازهاي تشکيل دهنده نانوکامپوزيت بسيار ناچيز مي‌باشد. در اين مورد نيز تشکيل فاز آلوميناي g در کنار آلوميناي a مشاهده مي‌شود. افزايش دماي سينترينگ و نيز افزايش مقدار موليبدن باعث کاهش مقدار تخلخل نمونه‌ها مي‌گردد. با افزايش درصد موليبدن در نمونه‌ها سختي افت کرده اما استحکام خمشي افزايش مي‌يابد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی