بررسی مکانیزم شروع واکنش در سنتز خوداحتراقی حجمی TiB2

در میان روش های تولید تیتانیوم دی براید سنتز خوداحتراقی به دلیل کوتاه بودن زمان سنتز و کاهش انرژی مصرفی فرایند، گسترش زیادی یافته است. علی رغم بررسی هایی که روی پارامترهای موثر بر سنتز خوداحتراقیTiB2انجام شده است، مکانیزم این سنتز به جز در مواردی برای سنتز خودانتشار دما بالای آن، کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در این تحقیق، مکانیزم واکنش سنتز خود احتراقی حجمی نانوذرات TiB2 از مواد اولیهB2O3 ،TiO2 و احیاگر منیزیم با استفاده از آنالیز حرارتی افتراقی درجا، پراش پرتو ایکس و مطالعات میکروسکوپی بررسی گردید. بررسی سیستم های دوتاییTiO2-Mg بصورت واکنش جامد-جامد تکمرحله ای بسیار سریع و سیستمB2O3-Mg با وجود شروع در حالت جامد، کند بوده و قبل از ذوب منیزیم بصورت خود انتشار نبود. مقایسه داده ها با سیستم 3تایی نشان داد که شروع کننده فرایند، واکنش بینTiO2 ریز دانه وMgجامد است، و حرارت ناشی از آن واکنش های بعدی بینB2O و 3 Mgو تشکیلTiB2رافعال می کند. تاثیر پارامترهای سرعت گرم کردن، ابعاد نمونه و اندازه ذراتTiO2 بر رفتار حرارتی سنتز بررسی شد و مشخص شد که در سرعت های گرم کردن پایین، ابعاد کوچک نمونه و اندازه ذرات بزرگTiO2 اتلاف حرارت باعث دو مرحله ای شدن سنتز می شود. سرد کردن نمونه پس از مرحله ی اول و انجام آنالیزXRDنشان داد که واکنش احیایTiO2 بهTiO3که محصول سنتز در نمونه ی دو تایی TiO2-Mgاست به صورت مستقیم صورت نمی گیرد بلکهTiO2 ابتدا بهTiOو سپس به TiO3 تبدیل می شود. همچنین مشاهده شد با افزایش زمان سنتز و دومرحله ای شدن آن، محصول جانبی Mg3B2O6تشکیل خواهد شد.

کلیدواژه ها:

نانو ذرات ، تیتانیوم دی براید ، مکانیزم واکنش ، آنالیز حرارتی افتراقی ، دمای شروع واکنش