نویسندگان
1 پژوهشگاه مواد انرژی، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، کرج، ایران
2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات ، تهران، ایران
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
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.
)