بررسی اثر عناصر انتقالی نانو بر تحولات فازی و ریزساختاری دیرگدازهای کم کربن MgO-C

در این تحقیق اثر افزودن نیترات آهن بهعنوان پیش ماده کاتالیستی جهت تشکیل درجای نانو ذرات Fe در رزینهای فنولیک و تاثیر آن بر ریزساختار دیرگدازهای MgO-C بررسی شده است. بدین ترتیب جهت بررسی ریزساختار و سیستم اتصالی دیرگداز، رزینهای بدون افزودنی و حاوی افزودنی به فاز زمینه دیرگداز MgO-C افزوده شد. نمونه های آماده شده در دماهای ۸۰۰°C، ۱۰۰۰°C، ۱۲۰۰°C و ۱۴۰۰°C در اتمسفر احیایی پخت شد و جهت بررسی فازهای تشکیل شده در زمینه دیرگداز و بررسیهای ریزساختاری از XRD و FESEM استفاده شد. در این تحقیق درصد آهن نسبت به رزین ۰ و ۶ درصد وزنی انتخاب شد. نتایج نشان داد نیترات آهن در طول فرآیند پخت در اتمسفر احیایی تبدیل به نانو ذرات آهن با اندازه متوسط ۶۰ تا ۸۰ nm میشود. تشکیل درجای نانو ذرات آهن و تاثیر کاتالیستی آن، منجر به گرافیته شدن کربن حاصل از پیرولیز رزین فنولیک از دمای ۸۰۰°C شد و با افزایش دما نانو لوله های کربنی توخالی و بامبو شکل و کربن پوست پیازی در ریزساختار تشکیل و بر مقدار آنها افزوده شد. از طرفی با حضور نانو ذرات آهن، سرعت انجام برخی واکنشهای ریزساختار در فاز زمینه دیرگداز در حین فرآیند پخت بهبود یافت و مورفولوژی فازهای تشکیل شده در ریزساختار بعد از فرآیند پخت به مقدار قابل توجهی از حالت ذرهای به الیافی تغییر کرد. نتایج حاصل از بررسیهای ریزساختاری نشان داد الیاف Al۴C۳ و AlN از دمای ۱۰۰۰°C تشکیل شده و با افزایش دما به ۱۲۰۰°C الیاف رشد و مقدار آنها نیز افزایش یافت. همچنین در دمای ۱۲۰۰°C الیاف MgAl۲O۴ و MgO نیز تشکیل شد که با افزایش دما به ۱۴۰۰°C تراکم آنها به مقدار قابل توجهی افزایش یافت. حضور نانو ذرات Fe در نمونه ها باعث قویتر شدن نقش آنتی اکسیدان Al در تشکیل فازهای سرامیکی شد. مشاهدات ریزساختاری نشان اد عمدتا الیاف سرامیکی در فاز اتصالی و بین اگریگیتها تشکیل میشوند و فرآیند تشکیل الیاف و نانو لوله های کربنی تشکیل دهش غالبا از طریق دو سازوکار بخار-مایع-جامد (V-L-S) و بخار-جامد (V-S) بوده است.