Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Salimi jazi,Gholamreza Aryanpour,Rahmatollah Emadi
حميدرضا سليمي جزي (استاد مشاور) غلامرضا آريانپور (استاد راهنما) رحمت اله عمادي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Rooholah Zamaniforoshani
روح اله زماني فروشاني

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.
چکيده مولايت يکي از سراميک‌هاي مهندسي است که داراي خواص ويژه‌اي مثل استحکام دماي بالاي مناسب، مقاومت شيميايي عالي و مقاومت خزشي بالا مي‌باشد ولي مشکلاتي نظير قابليت زينتر پذيري کم، نياز به دماي بالا براي (تهيه مولايت) و چقرمگي پايين، به‌عنوان عوامل محدود کننده در کاربرد وسيع اين سراميک مطرح مي‌باشد. يکي از روش‌هاي بهبود خواص فيزيکي و مکانيکي مولايت اضافه کردن زيرکونيا و توليد کامپوزيت مولايت- زيرکونيا مي‌باشد که عموماً اين‌ کار توسط روش زينتر واکنشي انجام مي‌گيرد و اين روش نياز به دماي بالا و زمان طولاني دارد. هدف از پژوهش حاضر، تهيه و مشخصه يابي نانوکامپوزيت مولايت- زيرکونيا به روش فعال‌سازي مکانيکي بود. مواد اوليه مورد استفاده در اين تحقيق شامل پودر آلوميناي کلسينه، آلوميناي راکتيو، زيرکن، آمونيوم فلورايد و آمونيوم کلرايد بود. از پودرهاي آمونيوم فلورايد و آمونيوم کلرايد به عنوان عوامل تسريع کننده فرآيند استفاده شد. مواد اوليه با نسبت مولي منطبق بر ترکيب کامپوزيت مولايت- زيرکونيا آسياکاري شده و سپس تحت عمليات پخت قرار گرفت. تأثير عوامل مختلف از جمله زمان فعال‌سازي، دماي عمليات حرارتي، استفاده از پودرهاي اوليه کلسينه شده و پودرهاي آمونيوم فلورايد و آمونيوم کلرايد بر ساختار فازي و اندازه کريستاليت هاي کامپوزيت توليدي بررسي شد. از تکنيک هاي مختلفي براي ارزيابي و مشخصه يابي محصولات توليدي استفاده شد. از تکنيک پراش پرتو ايکس (XRD) به منظور بررسي ساختار فازي و تأييد حضور فازهاي مطلوب در ترکيب به‌دست آمده و به منظور بررسي مورفولوژي و توزيع اندازه ذرات و آگلومره هاي پودرهاي اوليه و توليدي از ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) استفاده شد. آناليز عنصري با تفکيک انرژي پرتو ايکس (EDX) جهت بررسي فازهاي مولايت و زيرکونياي تشکيل شده مورد استفاده قرار گرفت. نتايج نشان داد که بدون حضور يون‌هاي فلوئور و کلر، نانو کامپوزيت مولايت- زيرکونياي خالص پس از 40 ساعت فعال‌سازي مکانيکي پودرهاي آلوميناي کلسينه وزيرکن و چهار ساعت عمليات پخت بعدي در 1400 درجه سانتي گراد با اندازه کريستاليت هاي 35 تا 40 نانومتر حاصل مي گردد. هم‌چنين نانو کامپوزيت مولايت- زيرکونياي با 40 ساعت فعال‌سازي مکانيکي پودرهاي الوميناي راکتيو و زيرکن و 4 ساعت عمليات پخت بعدي در 1400 درجه سانتي گرادحاصل شد از طرفي مقداري زيرکن باقي مانده در ترکيب وجود داشت. حضور يون هاي فلوئور و کلر سبب کاهش زمان فعال‌سازي مکانيکي شد. در مقابل اندازه کريستاليت هاي به‌دست آمده در نتيجه تغيير مکانيزم تشکيل نانو کامپوزيت مولايت- زيرکونيا افزايش يافت. نانو کامپوزيت مولايت- زيرکونيا پس از 20 ساعت فعال‌سازي مکانيکي پودرهاي آلوميناي کلسينه و زيرکن و اضافه کردن آمونيوم فلورايد و مخلوط کردن آن‌ها براي 5 دقيقه توسط آسيا گلوله اي و چهار ساعت عمليات حرارتي در 1400 درجه سانتيگراد با اندازه کريستاليت هاي 50 تا 65 نانومتر به‌دست آمد. نانوکامپوزيت مولايت -زيرکونيا پس از 20 ساعت فعال‌سازي مکانيکي پودرهاي آلوميناي کلسينه و زيرکن و اضافه کردن آمونيوم کلرايد و مخلوط کردن آن‌ها براي 5 دقيقه توسط آسيا گلوله اي و چهار ساعت عمليات پخت در 1400 درجه سانتيگراد حاصل شد ولي کاملاً خالص نبود و مقداري الوميناي واکنش نکرده باقي مانده بود. کلمات کليدي: مولايت، نانوکامپوزيت، زيرکونيا، فعال‌سازي مکانيکي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی