Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Salimi jazi,Gholamreza Aryanpour,Rahmatollah Emadi
حمیدرضا سلیمی جزی (استاد مشاور) غلامرضا آریانپور (استاد راهنما) رحمت اله عمادی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Rooholah Zamaniforoshani
روح اله زمانی فروشانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Fabrication and characterization of mullite-zirconia nano-composite
Mullite is one of the most important ceramics that show high temperature strength and corrosion property with a good creep resistance. However the application of mullite is limited by low sinterability, formation at high temperature and low ductility. One of the methods for improving physical and mechanical property of mullite is composite formation with Zirconia. This composite is often produced by reaction sintering that needs to high temperature and time. The aim of this project was synthesis and characterization of Mullite-zirconia composite by mechanical activation. The material used in this study was calcin alumina, reactive alumina, zircon, Ammonium fluoride and ammonium chloride. Ammonium fluoride and ammonium chloride were used as materials for improving the reaction. As-received materials were mixed according to stochiometric ratio and then heattreated to form Mullite-zirconia composite. The effect of activation time, heat treatment temperature and using of ammonium fluoride and ammonium chloride on the phase transformation and crystallite size of the composite were investigated. X-Ray Diffraction (XRD) were used to detect the phase transformation during mechanical activation and heat treatment. Scanning Electron Microscope was used to study the microstructure and morphology of powders and compact samples. EDX was also used to detect the elemental change in different phases. The result showed that without the presence of F and Cl ions, the Mullite-zirconia nanocomposite was successfully synthesized with a crystallite size of 35nm after 40h of mechanical activation and 4h heat treatment of calcinate alumina and zircon at 1400 0 C. Also this nanocomposite was synthesized by mechanical activation and 4h heat treatment of reactive alumina and zircon at 1400 0 C but with remained zircon. The presence of F and Cl ions were caused to reduction of formation time. But the crystallite size of synthesised composite was increased due to the change in formation mechanism. in the presence of ammonium fluoride Mullite zirconia nanocomposite was synthesized with a crystallite size of 65nm after 20h mechanical activation of calcinate alumina and ziron and 4h heat treatment at 1400 C. Also in the presence of ammonium chloride Mullite zirconia nanocomposite was synthesized after 20h mechanical activation of calcinate alumina and ziron and 4h heat treatment at 1400 C but with some not-reacted alumina. Key words Mullite, Nanocomposite, Zirconia, Mechanical activation.
مولایت یکی از سرامیک‌های مهندسی است که دارای خواص ویژه‌ای مثل استحکام دمای بالای مناسب، مقاومت شیمیایی عالی و مقاومت خزشی بالا می‌باشد ولی مشکلاتی نظیر قابلیت زینتر پذیری کم، نیاز به دمای بالا برای (تهیه مولایت) و چقرمگی پایین، به‌عنوان عوامل محدود کننده در کاربرد وسیع این سرامیک مطرح می‌باشد. یکی از روش‌های بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی مولایت اضافه کردن زیرکونیا و تولید کامپوزیت مولایت- زیرکونیا می‌باشد که عموماً این‌ کار توسط روش زینتر واکنشی انجام می‌گیرد و این روش نیاز به دمای بالا و زمان طولانی دارد. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و مشخصه یابی نانوکامپوزیت مولایت- زیرکونیا به روش فعال‌سازی مکانیکی بود. مواد اولیه مورد استفاده در این تحقیق شامل پودر آلومینای کلسینه، آلومینای راکتیو، زیرکن، آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید بود. از پودرهای آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید به عنوان عوامل تسریع کننده فرآیند استفاده شد. مواد اولیه با نسبت مولی منطبق بر ترکیب کامپوزیت مولایت- زیرکونیا آسیاکاری شده و سپس تحت عملیات پخت قرار گرفت. تأثیر عوامل مختلف از جمله زمان فعال‌سازی، دمای عملیات حرارتی، استفاده از پودرهای اولیه کلسینه شده و پودرهای آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید بر ساختار فازی و اندازه کریستالیت های کامپوزیت تولیدی بررسی شد. از تکنیک های مختلفی برای ارزیابی و مشخصه یابی محصولات تولیدی استفاده شد. از تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD) به منظور بررسی ساختار فازی و تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب به‌دست آمده و به منظور بررسی مورفولوژی و توزیع اندازه ذرات و آگلومره های پودرهای اولیه و تولیدی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDX) جهت بررسی فازهای مولایت و زیرکونیای تشکیل شده مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که بدون حضور یون‌های فلوئور و کلر، نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیای خالص پس از 40 ساعت فعال‌سازی مکانیکی پودرهای آلومینای کلسینه وزیرکن و چهار ساعت عملیات پخت بعدی در 1400 درجه سانتی گراد با اندازه کریستالیت های 35 تا 40 نانومتر حاصل می گردد. هم‌چنین نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیای با 40 ساعت فعال‌سازی مکانیکی پودرهای الومینای راکتیو و زیرکن و 4 ساعت عملیات پخت بعدی در 1400 درجه سانتی گرادحاصل شد از طرفی مقداری زیرکن باقی مانده در ترکیب وجود داشت. حضور یون های فلوئور و کلر سبب کاهش زمان فعال‌سازی مکانیکی شد. در مقابل اندازه کریستالیت های به‌دست آمده در نتیجه تغییر مکانیزم تشکیل نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیا افزایش یافت. نانو کامپوزیت مولایت- زیرکونیا پس از 20 ساعت فعال‌سازی مکانیکی پودرهای آلومینای کلسینه و زیرکن و اضافه کردن آمونیوم فلوراید و مخلوط کردن آن‌ها برای 5 دقیقه توسط آسیا گلوله ای و چهار ساعت عملیات حرارتی در 1400 درجه سانتیگراد با اندازه کریستالیت های 50 تا 65 نانومتر به‌دست آمد. نانوکامپوزیت مولایت -زیرکونیا پس از 20 ساعت فعال‌سازی مکانیکی پودرهای آلومینای کلسینه و زیرکن و اضافه کردن آمونیوم کلراید و مخلوط کردن آن‌ها برای 5 دقیقه توسط آسیا گلوله ای و چهار ساعت عملیات پخت در 1400 درجه سانتیگراد حاصل شد ولی کاملاً خالص نبود و مقداری الومینای واکنش نکرده باقی مانده بود. کلمات کلیدی: مولایت، نانوکامپوزیت، زیرکونیا، فعال‌سازی مکانیکی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی