Skip to main content
SUPERVISOR
Hassan Hadadzadeh,Mahmood Meratian isfahani,Masoud Panepour
حسن حداد زاده (استاد مشاور) محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Siavash Aghili
سیاوش عقیلی

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,
در تحقیق حاضر، در ابتدا بررسی سنتز B 4 C طی فرایند منیزیوترمی در واکنش با منبع اکسید بور تجاری انجام شد. ماهیت بسیار نمگیر و همچنین عدم وجود ذرات با اندازه مطلوب اکسید بور تجاری باعث بوجود آمدن مشکلاتی گردید که از آن جمله می توان به وجود ترکیب HBO 2 و همچنین تشکیل منیزیم هیدروکسید در مخلوط اولیه حین آسیاکاری اشاره کرد. همچنین انفجار و پراکندگی شدید نمونه حین فرایند سنتز احتراقی موجب نامشهود شدن موج احتراق حین سنتز و عدم بررسی آن شد. همچنین افزایش فاز منیزیم بورات در محصول سنتزاحتراقی موجب عدم حذف آن بعد از اسید شویی محصول گردید. از اینرو با توجه به نتایج حاصل و اطمینان از ناکارآمدی B 2 O 3 تجاری (ناشی از پدیده نمگیری شدید) در خصوص تولید B 4 C با راندمان مناسب طی فرایند منیزیوترمی، موضوع تولید B 2 O 3 از بوریک اسید در راستای دستیابی به خواص تعیین کننده آن جهت جبران ناکارآمدی مذکور (اندازه ذرات، مورفولوژی سطحی و نمگیری) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور سه روش شامل روش ذوبی، روش غیر ذوبی و روش شیمیایی- حرارتی در دستور کار قرار گرفت. نتایج حاصل از روش های ذوبی و غیر ذوبی نشان داد که به سبب عدم رفع قابلیت نمگیری و نیز عدم دستیابی به اندازه ذرات و مورفولوژی مناسب، محصول تولیدی این دو روش دارای رفتاری مشابه با B 2 O 3 تجاری بوده و فاقد کارآمدی لازم می باشد. از اینرو طی روش سوم جهت دستیابی به خواص مورد نیاز، یک روش جدید ترکیبی از فرایندهای شیمیایی و عملیات حرارتی برای اولین بار طراحی گردید. بنابراین آبزدایی بوریک اسید جهت دستیابی به اکسید بور طی دو مرحله انجام گرفت. در مرحله اول طی فرایند رفلاکس توام با تقطیر در دمای حدود 64 درجه سانتیگراد و به مدت 5/1 ساعت، متابوریک اسید (HBO 2 ) تولید گردید و در مرحله دوم طی یک پروفیل حرارتی مشخص حداکثر تا دمای 240 درجه سانتیگراد و کمتر از 150 دقیقه، اکسید بور تولید شد. نتایج حاصل از الگوی پراش پرتو ایکس و آنالیز طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز حاکی از وجود فاز کریستالی متابوریک اسید به عنوان محصول مرحله اول و تولید اکسید بور آمورف به عنوان محصول مرحله دوم می باشد. همچنین نتایج حاصل ازآنالیز حرارتی وزن سنجی و تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی حاکی از پودر اکسید بور تولیدی بدون آب و پودر متابوریک اسید متخلخل با اندازه ذرات کمتر از 5/1 میکرومتر می باشد. پس از دستیابی به اکسید بور تولیدی، عملیات سنتز احتراقی طی فرایندهای منیزیوترمی و آلومینیوترمی انجام گردید. نتایج حاصل از این دو فرایند نشان داد که فرایند منیزیوترمی بعد از فرایند اسید شویی با محلول HCl، با بهره بالای تولید کاربید بور همراه است اما در فرایند آلومینیوترمی به دلیل تشکیل ترکیب Al 2 O 3 طی فرایند و عدم دستیابی به شرایط مناسب جهت شستشوی آن با محلول NaOH، بدست آوردن B 4 C با بهره تولید بالا مشکل است و در نتیجه فرایند منیزیوترمی جهت تولید B 4 C، از کارآمدی بالاتری نسبت به فرایند آلومینیوترمی برخوردار است. بنابراین در این تحقیق، طی طراحی و اجرای کوپل فرایندهای رفلاکس همراه با تقطیر و عملیات حرارتی می توان به سهولت به محصول B 2 O 3 با اندازه ذرات بسیار ریز و زمان های کمتر آبگیری نسبت به سایر روش های موجود، دست یافت. همچنین می توان نتیجه گرفت که روش جدید مذکور تولید اکسید بور، نقش موثری در فرایند سنتز B 4 C به ویژه در فرایند منیزیوترمی داشته است. کلمات کلیدی سنتز احتراقی، SHS، منیزیوترمی، آلومینیوترمی، کاربید بور، B 2 O 3 ، بوریک اسید، HBO 2 ، فرایند رفلاکس، عملیات حرارتی، آبزدایی، اسید شویی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی