تأثیر دمای زینتر بر خواص و زینتر واکنشی کامپوزیت مولایت- زیرکونیای شکل داده شده توسط فرآیند ریخته گری ژلی

هدف از تحقیق حاضر سنتز کامپوزیت مولایت – زیرکونیا از زینتر واکنشی مخلوط پودرهای آلومینا – زیرکن، به روش ریخته گری ژلی و بررسی تأثیر دمای زینتر بر خواص کامپوزیت بود. در این روش ابتدا محلول منومری 15 % وزنی شامل منومر آکریلامید (AM) و پیوند ساز عرضی متیلن بیسا کریلامید (MBAM) تهیه شد. سپس دوغابی پایدار با بار جامد 80%وزنی، حاوی مخلوط پودرهای اولیه در محلول منومری و پراکنده ساز مناسب آماده سازی شد. نمونه ها پس از ریخته گری و تشکیل ژل، از قالب خارج و سپس تحت عملیات مناسب خشک شدند. نمونه های ژل شده به منظور خروج مواد آلی و زینتر در محدوده دمایی 1400 تا 1700 درجه سانتیگراد، به مدت 2 ساعت تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. فازهای تشکیل شده و ریزساختار نمونه ها توسط طیف به دست آمده از پراش اشعه X و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. تخلخل ظاهری و دانسیته کلی نمونه های زینتر شده نیز با روش غوطه وری در آب اندازه گیری شد. به طور کلی نتایج نشان داد در دماهای پایین تر از 1500 درجه سانتیگراد، اثری مشهود از تجزیه زیرکن ، رخ نداد. با افزایش دما تا 1600 درجه سانتیگراد، سرعت واکنشها بیشتر شد و تجزیه زیرکن و تشکیل زیرکونیا به طور کامل اتفاق افتاد. اما پیک های مربوط به آلومینا حتی تا دمای 1600 درجه سانتیگراد نیز مشاهده شد که بیانگر سرعت بسیار آهسته فرایند انحلال Al2O3 و نفوذ یون های Al3+ در سیلیس آمورف ناشی از تجزیه زیرکن بود. بنابراین تنها در دمای 1700 درجه سانتیگراد کلیه واکنش ها به طور کامل رخ داد و میزان مولایت تشکیل شده در این دما به مقدار 100 % رسید. همچنین نتایج فازی نشان داد، درصد زیرکونیای منوکلینیک (m-ZrO2) با افزایش دما افزایش یافت، و نیز بیشترین مقدار زیرکونیای تتراگونال باقی مانده (t-ZrO2) در 1600 درجه سانتیگراد (10%) رخ داد، به طوری که با افزایش دما تا 1700 درجه سانتیگراد مقدار این فاز به صفر رسید. این امر به دلیل وجود اندازه بحرانی ذره برای تبدیل t-ZrO2 به m-ZrO2 بود. در ریزساختار نمونه زینتر شده در 1700 درجه سانتیگراد نیز شکل ذرات زیرکونیا نسبت به نمونه زینتر شده در 1600 درجه سانتیگراد به حالت کروی بسیار نزدیک تر بود. کروی بودن شکل ذرات بیانگر رشد آنها در حضور فاز مایع بود. نتایج دانسیته و تخلخل سنجی نیز بیانگر بیشترین دانسیته (3/3gr/cm-3) و کمترین مقدار تخلخل ظاهری ( 4%) در دمای 1700 درجه سانتیگراد بود.البته عدم روند منظم افزایشی دانسیته و کاهشی تخلخل با افزایش دمای زینتر نیز مشاهده شد. این امر به دلیل رقابت دو عامل زینتر و پیشرفت واکنش بود که به طور همزمان رخ می دادند.

کلیدواژه ها:

کامپوزیت مولایت–زیرکونیا ، ریخته گری ژلی ، زینتر واکنشی