فرآیند نانو پودرهای آلومنیا و زیركونیا و به هم فشردن آنها

فرآیند نانو پودرهای آلومنیا و زیركونیا و به هم فشردن آنها

چكیده

آلومنیا تقویت شده با مگنزیا و پودرهای نانوی زیركونیا تقویت شده با اتیریا به صورت مصنوعی با استفاده از ساكروز به عنوان عامل چلاتین و مواد از پیش تهیه شده اند محلول های آبی نیترات آلومینیوم، نیترات منیزیم، نیترات استیریوم و نیترات زیركونیل تولید می شوند. پارامترهای سنتز آنها با تغییر نسبت ساكروز به یون فلزی، زمان كلین كردن و دمای تولید این نانو پودرها بهینه سازی می شود. پودرهای سنتز شده توسط تفرق اشعه x در دمای اتاق، تحلیل گر سطح  BET‌و میكروسكوپ الكترونی انتقالی مورد بررسی قرار می گیرند. نانو پودرهای Y₂O₃ – ZrO₂ اندازه ذرات در بازه nm 200-80 با سطح متوسط m²/g 119 دارد و روش سنتر آن یك روش ساده است و می توان آنرا روی مواد مختلف پایه اكسیدی برای تشكیل پودر نانو اعمال كرد. نانو پودرها به صورت غیر محوری فشرده و چگتال تر می شود. دیسكهای تف جوش شده برای آزمایش سختی و اندازه گیری های چگالی همانند بررسی زیر ساختاری استفاده می شوند.

...

مقدمه:

چگالی بخشیدن به سرامیك و پودرهای فلز را می توان توسط روش های متعددی مانند افزایش چگالی سبز، كاهش شروع اندازه ذرات پودر، اصلاح توزیع اندازه ذرات و اضافه كردن مواد افزودنی تف جوش بهبود بخشید. در این فعالیت ما روی توسعه تركیبات تقویت شده آلومنیا و زیركونیا به شكل نانو پودر و برای بهبود تف جوش آنها تمركز كردیم.

سطح بسیار بالای این نانو پودرها یكی از كلیدهای ظهور بهبود بخشی پتانسیل چگالی دادن با استفاده از روش های قراردادی و خواص نسبی به خاطر انرژی سطح ذخیره شده بالاتر است. جدا از روش های تف جوش متعارف، محققان برای چگالی دادن به پودرهای نانو با استفاده از روش های غیر متعارف مانند میكرو ویو و تف جوش جرقه- پلاسما و نگهداری ریز دانگی ریز ساختار با خواص مكانیكی بهتر تلاش می كنند. از سرامیك های آلومنیا، منگنز یا (Mgo) به صورت گسترده ای به عنوان مواد افزودنی تف جوش های چگالش بهتر استفاده شده است. اضافه كردن تعداد كمی از Mgo می تواند رفتار خیس شدن دانه های Al₂­o₃ و حركت كمتر ریزدانه ها كه چگالش تف جوش را افزایش می دهد را افزایش دهد. برای زیرگونیا (Zro₂) ، اتیریا (Y₂o₃) را بخاطر پایدار سازی فاز تتراگونال در دمای بالا و جلوگیری از ریزترك و از میان رفتن ذرات فشرده Zro₂، به علت استحاله تتراگونال دمای پایین به فاز مونوكلیك كه همراه با تغییر حجم است، اضافه می شود. زیر گونیای پایدار با اتیریا (YSZ) به عنوان یك الكترولیت رایج در سلول سوخت اكسید جامد (SOFC) به علت رسانایی بالای یونی آن در دمای بالا و پایداری حرارتی و شیمیایی مطلوب آن استفاده می شود. معمولاً بین 6 و 8 مول % از Y₂o₃ برای عملكرد بهینه استفاده می شود. در كل، آشكار شده است كه چگالی  تف جوش هر دو به همان خوبی عملكرد شیمیایی Al₂o₃ و Zro₂ در صورت استفاده از نانو پودرها به عنوان مواد آغازگر می تواند بهبود یابد. روش های متعددی برای سنتز نانو پودرهای سرامیك مانند سل- ژل، احتراق، پلیمریزاسیون و رسوب دهی به كار مر یوند. در تحقیق ما، ساكروز به عنوان ماسو از پیش تهیه شده برای سنتز 05/5% مول Al₂o₃ تقویت شده با Mgo و 5/6% مول نانو پودرهای Zro₂ پایدار شده با اتیر یا به كار گرفته شد. روش سنتز حاضر منجر به توزیع هموژن فلز در محلول شده كه ایجاد پودرهایی با اندازه ذرات یكنواخت
می شود. در طی فرآیند پودر سازی در دمای بالا بااستفاده از ساكروز، تشكیل محصول گازی بخاطر تجزیه جرم چلات و تبدیل حرارت و ایجاد پودرهایدرون متخلخل با سطح بسیار زیاد می باشد.دمای ایجاد شده در محل همچنین باعث تشكیل اكسید یون های فلزی می گردد. دیگر عناصر مانند H, C و N به سادگی در طی كلسین شدن در هوا اكسید می شدند. بنابراین، خلوص پودر نهایی زمانی كه ساكروز به عنوان عامل چلات و ماده از پیش تهیه شده به كار می رود، هیچ تأثیری نمی بیند. در مطالعه اخیر، ری Mgo – Al₂o₃ و Y₂o₃ – Zro₂ سنتر شدند و این نانو پودرها برای تشكیل مواد فشرده چگال و مطالعه رفتار تف جوش آنها مورد مطالعه قرار گرفته اند.