تاثیر افزودنی نانو اکسید منیزیم بر خواص مکانیکی نانو کامپوزیت آلومینا و کاربیدسیلیکون فرآوری شده با روش آلیاژسازی مکانیکی

واعظی, محمدرضا; اشرفی, نازیلا; نعمتی, علی; باغشاهی, سعید; حسنجانی روشن, امیر

doi:10.30501/jamt.2637.70323

تاثیر افزودنی نانو اکسید منیزیم بر خواص مکانیکی نانو کامپوزیت آلومینا و کاربیدسیلیکون فرآوری شده با روش آلیاژسازی مکانیکی

نویسندگان

محمدرضا واعظی ¹

نازیلا اشرفی ²

علی نعمتی ²

سعید باغشاهی ²

امیر حسنجانی روشن ¹

¹ پژوهشگاه مواد انرژی، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، کرج، ایران

² دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات ، تهران، ایران

10.30501/jamt.2637.70323

چکیده

هدف از انجام این پژوهش، فرآوری نانوکامپوزیتی بر پایه آلومینا و کاربید سیلیکون است که به دلیل خواص ویژه و کاربردهای گسترده این نوع از نانوکامپوزیت ها در صنایع مختلف توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. در این مقاله، رفتار مکانیکی نانو کامپوزیت Al2O3 -4.1%wt SiC با روش سینتر بدون اعمال فشار با افزودن یک درصد وزنی نانو MgO مورد مطالعه قرار گرفته است. از نانو پودرهای Al2O3-α ،SiC-β و MgO بعنوان مواد اولیه در این تحقیق استفاده گردید. در ابتدا مقدار مشخصی از نانو پودرهای Al2O3 -SiC برای نمونه اول وAl2O3 –SiC-MgO برای نمونه دوم با نسبت گلوله به پودر 20 به 1 توسط آسیاب گلوله‌ای سیاره‌ای با سرعت rpm 250 به مدت 4 ساعت مخلوط کرده و پودر حاصل در دمای C˚600 به مدت 2 ساعت کلسینه گردید. برای بررسی ساختاری نانو کامپوزیت‌های حاصله از آنالیز طیف سنجی اشعه ایکس (XRD) و برای بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات این نانو نانو کامپوزیت از میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) استفاده شد که نتایج نشان داد نانو کامپوزیت حاصله دارای اندازه ذرات کمتر از 100 نانو متر و مطابق با ساختار نانو پودرهای اولیه بود. از مخلوط پودر‌های حاصل، قرص های خام اولیه با روش پرس تک محوره در فشار Mpa100 و سپس پرس ایزواستاتیک سرد در فشار Mpa150 آماده شد و سپس قرص‌ها در بوته گرافیتی جاسازی و در دمای C˚1600 و C˚ 1630 به مدت 2 ساعت در کوره سینتر گردید. قرص‌های بدست آمده جهت بررسی تاثیر نانوپودر MgO برخواص مکانیکی نانو کامپوزیتAl2O3 – SiC مورد آزمایش چگالی سنجی و سختی سنجی قرار گرفت. چگالی به دست آمده از نمـونه اول ودوم در دمای C˚ 1600 بـه ترتیب 93/7 و 95/1 گرم بر سـانتی متر مکعب و در دمـای C˚1650 به تـرتیب 94/2 و 96 گرم بر سانتی متـر مکعب می‌باشد. با انجام آزمایش سختی ویکرز بر روی نمونه‌های اول و دوم در دمای C˚ 1600 ترتیب 17/87 و 20/07 گیگا پاسگال و در دمای C˚1650 به ترتیب 15/44 و19/79 گیگا پاسگال به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

نانو کامپوزیت

خواص مکانیکی

سختی سنجی

سینتر

عنوان مقاله English

Effect of addition of nano Magnesuim oxide on the mechanical properties of Alumina/ Silicon Carbides nano composites synthesized by mechanical alloying

نویسندگان English

Mohammad Reza Vaezi ¹

Nazila Ashrafi ²

Ali Nemati ²

Said Baghshahi ²

Amir Hassanjani Roshan ¹

¹ Materials and Energy Research Center, Division Of Advance Materials and Nanotechnology, Karaj , Iran.

² Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran.

چکیده English

The purpose of this study, Alumina and Silicon carbide-based nano-composite processing is due to the special properties and wide applications of these nano-composites have attracted much attention in various industries. In this paper, the mechanical properties of Al2O3 -4.1% wt SiC nanocomposites sintered without pressure by adding a
weight percent of nano-MgO has been studied .Nano powders of α-Al2O3,β-SiC and MgO were used as starting materials in this study .At First, a certain amount of nano-powders Al2O3 - SiC for the first sample and Al2O3 - SiC-MgO for a second sample to powder ratio of 20 to 1 by a planetary ball mill for 4 h speed 250 RPM mixture and the resulting powder Mesh 150 Mu passes and was calcined at 600 C ˚. The effect of MgO nano powder obtained samples for mechanical properties of nano-composites, Al2O3 - SiC were tested for hardness.

کلیدواژه‌ها English

Nano composite

Mechanical properties

Hardness

Sintering

Rahaman, M.N, 2004 "Ceramic Processing and Sintering", Marcel Dekke Institute, Second Edition, New York, USA, pp.209-324.
J. Lin, C.P. Tsang, The effect of starting precursors on the carbothermal synthesis of SiC powders, Ceram. Int. 29 (2003) 69–75.
Magnani, A. Brillante, Effect of the composition and sintering process on mechanical properties and residual stresses in zirconia–alumina composites, J. Eur. Ceram. Soc. 25 (15) (2005) 3383–3392.
Taktak, M.S. Baspinar, Wear and friction behavior of alumina/mullite composite by sol–gel infiltration technique, Mater. Des. 26 (5) (2005)459–464.
Niihara, New design concept of structural ceramics–ceramic nanocomposites,J. Ceram. Soc. Jpn. 99 (10) (1991) 974–982.
Sternitzke, Review: structural ceramic nanocomposites, J. Eur. Ceram.Soc. 17 (1997) 1061–1082.
Perez-Rigueiro, J.Y. Pastor, J. Llorca, M. Elices, P. Miranzo, J.S. Moya, Revisiting the mechanical behavior of alumina/silicon carbide nanocomposites, Acta Mater. 46 (15) (1998) 5399–5411.
L. Coble, Sintering crystalline solids. II. Experimental test of diffusion models in powder compacts, J. Appl. Phys. 32 (5) (1961) 793–799.
O. Bae, S. Baik, Critical concentration of MgO for the prevention of abnormal grain growth in alumina, J. Am. Ceram. Soc. 77 (10) (1994) 2499–2504
Takigawa, Y., Ikuhara, Y., Sakuma, T., 1999, "Grain Boundary Bonding State and Fracture Energy in Small Amount of Oxide-Doped Fine-Grained Al₂O₃", Journal of Material Science, 34, pp. 1991_1997.