19990

۱۹۹۹۰

تاثير مواد افزودني حاوي منيزيا و كلسيا بر روي سنتز كربونيتريداسيون سيالون

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۷/۲۱

دكتر نقي زاده - دكتر رضايي

دكتر غفاري

مواد و متالورزي

سراميك هاي سيالوني نسبت به Si3N4 مقاومت اكسيداسيوني بالاتر و زينترپذيري بهتري دارد. از طرف ديگر در بسياري از كاربردهاي بدنه هاي نيتريدي، سيالون ها مي توانند با هزينه كمتري جايگزين شوند. به شرط اينكه از مواد اوليه ارزان قيمت طبيعي به روش كربونيتريداسيون (CRN) تهيه شوند. در اين پروژه تاكيدي بر روي تشكيل سيالون ها از مواد اوليه كائولن، تالك، سيليس و كربن سياه به روش كربونيتريداسيون در دماي C 1450 به مدت 6 ساعت بود. براي بررسي تاثير MgO بر تشكيل سيالون ها ابتدا فرمول هايي با نسبت وزني تالك به كائولن و نسبت مولي كربن به مواد اوليه مختلف انتخاب گرديد و در دماي C 1450 سنتز انجام شد و از آنها الگوي پراش اشعه X و ريز ساختار ميكروسكوپي تهيه شد. نتايج نشان داد كه در نسبت هاي وزني تالك به كائولن برابر 2 و نسبت مولي كربن به تالك+كائولن برابر 5/7 ( يا نسبت مولي SiO2/Al2O3=5.4 و نسبت مولي MgO/SiO2=0.71) بدون افزودن نانو سيليس فازهاي مختلف سيالون به همراه مقداري فاز اسپينل MgAl2O4 و SiC تشكيل ميگردد كه در  سيالون حاصل Z=4 مي باشد. در نسبت هاي مولي SiO2/Al2O3=6.3 و MgO/SiO2=0.8 با افزودني نانو سيليس فازهاي اكسيدي در حد تشخيص اشعه X از نمونه ها حذف مي گردد و فقط فازهاي سيالوني مختلف  و Mg- به همراه مقداري AlN و SiC به وجود مي آيد. ريز ساختار نمونه ها علاوه بر ذرات گوشه دار حاوي الياف نيز مي باشد. در مورد تاثير CaO بر روي تشكيل سيالون، مواد انتخابي كائولن، CaCO3 و نانو سيليس با نسبت مولي CaO/SiO2=0.058 و SiO2/Al2O3=11.3 و =1.32مجموع اكسيدها/C نشان داد كه فاز هاي نيتريدي، كلسيم و بتا سيالون به همراه مقداري از فازهاي AlN، SiC و O-سيالون تشكيل شده است. نتايج فوق حاكي از آن است كه مي توان با استفاده از مواد ارزان قيمت و انتخاب مناسب نسبت هاي آنها به نمونه هاي حاوي مقدار بالايي سيالون دست يافت.

1397/11/06

The Effect of Magnesium and Calsium content on synthesis of Sialon by carbothermal reduction and nitridation

10/12/2020 12:00:00 AM

This thesis investigated the synthesis of Mg–SiAlON and Ca–SiAlON from Talc (Mg3(Si2O5)2(OH)2), CaCO3 and kaolin (Al2Si2O5(OH)4). Talc or CaCO3, kaolin and Carbon black (as a reducing agent ) were used as the starting materials, and 3 wt.% α-Si3N4 was added as the seed in all cases. The mixtures were heated in flowing N2 (gas) at 1450 °C for 6 h to synthesize Mg–SiAlON or Ca-SiAlON powders. The influences of various reaction parameters such as the Carbon content and weight ratio of talc to kaolin and CaCO3 to kalolin were studied. The results showed that the synthesized powders were composed of different SiAlON phases with MgAl2O4 and β-SiC at weight ratio of talc to kaolin = 2 and molecular ratio of carbon =1 without nano SiO2 and synthesized powders with nano SiO2 were composed of different β-SiAlON and Mg-sialon phases with small amounts of AlN and SiC at molecular ratio of SiO2/Al2O3=6.3 and MgO/SiO2=0.8 The synthesized powders were composed of β-sialon and Ca-Sialon with small amounts of AlN and SiC at molecular ratio of Carbon=1, SiO2/Al2O3=11.3 and CaO/SiO2=0.058. The particle morphology greatly depended on starting material composition.