5687

5687

توليد كاربيد تنگستن با استفاده از اكسيد آن به روش مكانو شيميايي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - استخراج فلزات

دكتر خاكي - دكتر بافقي

دكترضابط

چكيده هدف از انجام اين تحقيق، تهيه مستقيم كاربيد تنگستن از اكسيد آن در حضور آلومينيوم به روش مكانوشيميايي است . واكنش كلي مربوطه را مي توان به صورت زير نشان دا د: WO3 + 2Al + C = WC + Al2O3 در ابتدا به منظور بررسي شرايط انجام پذيري واكنش احياء اكسيد تنگستن و تشكيل كاربيد آن در حضور تحت بررسي FACT در مقادير مختلف آلومينيوم توسط نرم افزار WO3CAl آلومينيوم و كربن، سيستم و تشكيل كاربيد تنگستن در WO ترموديناميكي قرار گرفت . با استفاده از بررسي هاي ترموديناميكي، احياء 3 1/ حضور كر بن و مقادير بيشتر از 1 مول آلومينيوم، امكانپذير بوده و انجام اين واكنش در مقادير بيشتر از 1 مول آلومينيوم به صورت سنتز احتراقي مي باشد . همچنين افزايش درجه حرارت مواد اوليه، مقدار مول آلومينيوم و اعمال فشار توسط كار مكانيكي، شرايط تشكيل كاربيد تنگستن را ت سهيل مي كند . در اين تحقيق تأثير پارامترهاي زمان آسياكاري، نسبت گلوله به پودر و مقدار مول مواد واكنش كننده بر مقدار و مكانيزم انجام واكنش تشكيل كاربيد تنگستن از اكسيد آن به روش مكانوشيميايي در چهار بخش به شرح ذيل بررسي گرديد : مساوي WO3:Al:C به نسبت C و Al ،W O در بخش اول به منظور بررسي تأثير زمان آسياكاري، پودر 3 1:2:1 با يكديگر مخلوط شده و در نسبت جرمي گلوله به پودر 5:1 ( گلوله 5، پودر 1 )، در اتمسفر هوا، از صفر نمونه هاي XRD 86 توسط آسياي ماهواره اي تحت آسياكاري قرار گرف ت. نتايج حاصل از بررسي / 4 k s تا در اين شرايط شامل چهار Al و C ،W O آسياشده نش ان داد كه تحولات ضمن آسياكاري مخلوط پودري 3 3 است كه منجر به كلوخه اي شدن ذرات مي گرد د. مرحله دوم / 6 k s مرحله مي باش د: مرحله اول پس از ( W2C و WC ) 7 آسياكاري بوده و شامل احياء اكسيد تنگستن و تشكيل كاربيد تنگستن / 2 k s پس از از W2C 54 است كه منجر به انجام واكنش تشكيل فاز ks است . مرحله سوم، آسياكاري مخلوط پودري تا 86 است . در / 4 k s به صورت رفت و برگشتي (سيكلي ) مي شود . مرحله چهارم ادامه آسياكاري تا WC و W ٤ و WC اين مرحله مجددًا واكنش هاي تشكيل كاربيد تنگستن همانند مرحله دوم تكرار مي شود . فازهاي 5 و / 4 3 nm 86 آسياكاري در اين مرحله به ترتيب داراي اندازه دانه /4 k s تشكيل شده پس از W2C 3 هستند . / 3 9 nm در بخش دوم به منظور بررسي تأثير نسبت گلوله به پودر بر مكانيزم تشكيل و تغييرات اندازه كريستاليت فاز 86/ 4 k s مساوي 1:2:1 از صفر تا WO3:Al:C در نسبت C و Al ،W O كاربيد تنگستن، مخلوط پودري 3 در نسبت گلوله به پودر 10:1 توسط آسياي ماهواره اي و در اتمسفر هوا تحت آسياكاري قرار گرف ت. بررسي و تشكيل كاربيد تنگستن در اين شرايط نيز شامل WO نمونه هاي آسياشده نشان داد كه احياء 3 XRD 3 آسياك اري است كه سبب كلوخه اي شدن ذرات مي گردد . مرحله / 6 k s چهار مرحله است : مرحله اول تا WC و W2C احياء شده و در ادامه فاز Al توسط WO 7 آسياكاري است . در اين مرحله 3 / 2 k s دوم پس از و WC 72 آسياكاري است . در اين مرحله واكنش تشكيل و تجزيه ks تشكيل مي شود . مرحله سوم تا 86 است كه تنها سبب ريزتر / 4 k s به صورت مستقيم و معكوس انجام مي گردد . مرحله چهارم تا W2C 86 آسياكاري شامل / 4 k s مي شود . مخلوط پودر نهايي بدست آمده پس از WC و W2C شدن فازهاي 3 است . / 2 9 nm 4 و / 5 2 nm با اندازه كريستاليت حدود W2C و WC همچنين از مقايسه نتايج بخش اول و دوم نتيجه گرفته شد كه افزايش نسبت گ لوله به پودر سبب كوتاه و و كاهش اندازه W2C كاهش كسر مولي فاز ،W C پهن شدن پيك صد فازهاي مشابه، افزايش كسر مولي فاز مي گردد . W2C و WC كريستاليت فازهاي بررسي شد . بدين منظور مخلوط پودري WC در بخش سوم تأثير افزايش ميزان كربن بر كسر مولي فاز 86 در نسبت گلوله به پودر / 4 k s 7 تا /2 k s 1 از : 2 : 1/ مساوي 4 WO3:Al:C به نسبت Al و C ،W O3 اين نمونه ها نتيجه شد كه افزايش XRD 5:1 تحت آسياكاري قرار گرفت . از بررسي نتايج حاصل از آناليز مي گرد د. اين نتيجه احتمال W2C و كاهش ميزان فاز WC ميزان مول كربن سبب افزايش ميزان فاز را تقويت مي كند . W2C توسط مكانيزم نفوذ كربن به داخل شبكه WC تشكيل فاز در بخش چهارم تأثير كاهش ميزان آلومينيوم بر فرآيند سنتز مستقيم كاربيد تنگستن از اكسيد آن به روش در حضور مقادير WO مكانوشيميايي بررسي گرديد . بررسي ترموديناميكي نشان داد كه واكنش احياء 3 ٥ در نسبت C و Al ،W O بيشتر از 1 مول آلومينيوم امكانپذير اس ت. انجام كار مكانيكي بر مخلوط پودري 3 86 سبب / 4 k s 1 در نسبت گلوله به پودر 10:1 و به مدت : 1/ 5 : 1/ 1 و 75 : 1 : 2/ مساوي 5 WO3:Al:C قابل شناسايي نيس ت. همچنين آسيا ك اري مخلوط XRD تشكيل فاز ناشناخته اي مي شود كه توسط آناليز 1 ، نسبت گلوله به پودر 10:1 و به : 0 /5 : 3/ مساوي 25 WO3:Al:C در نسبت C و Al ،W O پودري 3 و تشكيل كاربيد تنگستن فراهم آورد و تنها WO 86 نمي تواند شرايط مناسبي براي احياء 3 /4 k s مدت سبب مي گردد ذرات به ساختار آمورف نزديك شوند . در مراحل مختلف آسياكاري نشان داد كه افزايش زمان W2C و WC بررسي اندازه كريستاليت فازه اي آسياكاري و نسبت گلوله به پودر در كاهش اندازه كريستاليت اين فازها مؤثر است.