بررسی افزودن نانو تیتانیا بر استحکام مکانیکی نانو کامپوزیت‌های آلومینا-کاربید سیلیسیم اتصال مولایتی

نویسندگان

گروه مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد

چکیده

در این پژوهش تاثیر استفاده از نانوذرات تیتانیا بر استحکام مکانیکی نانوکامپوزیت­های آلومینا-کاربید سیلیسیم اتصال مولایتی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از روش ریخته­گری ژل به­کمک سل نانوسیلیس برای شکل دهی این نوع نانوکامپوزیت­ها استفاده شد. دمای پخت ترکیب توسط تحلیل گرمایی مشخص شد و پس از پخت در دمای °C 1300 استحکام‌های فشاری و خمشی نانوکامپوزیت مورد ارزیابی قرار گرفت. هم‌چنین خواص فیزیکی، ترکیب فازی و ریزساختار ترکیبات پس از پخت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از نانو تیتانیا تا مقدار 1 درصد وزنی تاثیر زیادی بر بهبود استحکام مکانیکی این نوع نانوکامپوزیت‌ها دارد. افزودن نانوتیتانیا منجر به افزایش مقدار فاز مولایت و رشد بیش­تر ذرات سوزنی شکل آن می‌شود. ازدیاد اتصالات سرامیکی بین ذرات و در نتیجه بهبود استحکام مکانیکی نانوکامپوزیت به‌دلیل افزایش فاز مولایت حاصل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of Nano-Titania Addition on Mechanical Strength of Mullite-Bonded Alumina-Silicon Carbide Nano-Composites

نویسندگان [English]

  • N. Zakeri
  • S. Otroj
  • M.R. Saeri
Materials Group, Faculty of Engineering, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
چکیده [English]

In this study, the effect of nano-titania addition on the mechanical strength of mullite-bonded alumina-siliconcarbide nano-composites was investigated. To this end, the gel-casting process via nano-silica sol was used for shaping the nano-composite.The firing temperature of composition was determined by use of STA. The compressive and bending strengths of samples were measured after firing at 1300 °C. Besides, the physical properties, phase composition and microstructure of the composites were evaluated after firing. The results showed that the use of nano-titania up to 1 wt.% had a higher effect on improvement of nano-composite mechanical strength. The nano-titania addition led to increasing of mullite phase and higher growth of its needle-like grains. Enhancing of ceramic bonds between grains and the improvement of mechanical strength were obtained by increasing the mullite phase.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano-titania
  • nano-composite
  • Alumina
  • Silicon carbide
  • Mullite
  • Mechanical strength

مراجع

Warrier, K.G.K., Anilkumar, G.M. and Ananthakumar, S., \"Densification and Mechanical Properties of Mullite–SiC Nanocomposites Synthesized through Sol–Gel Coated Precursors\", Bulletin of Materials Science, Vol. 24, pp. 191–195, 2001.
2. Sakka, Y., Bidinger, D.D. and Aksay, I., \"Processing of Silicon Carbide-Mullite-Alumina Nanocomposites\", Journal of American Ceramic Society, Vol. 78,
pp. 479-486, 1995.
3. Schioler, L.J. and Stiglich, Jr.J.J., \"Ceramic Matrix Composites: A Literature Review\", Ceramic Bulletin, Vol. 65, pp.289-292, 1986.
4. Sternitzke, M., \"Review: Structural Ceramic Nanocomposites\", Journal of the European Ceramic Society, Vol.17, pp.1061-82, 1997.
5. Gao, L., Jin, X., Hirokazo, I., Sekino, T. and Niihara, K.,\"Microstructure and Mechanical Properties of SiC–Mullite Nanocomposite Prepared by Spark Plasma Sintering\", Materials Science and Engineering, Vol. A334, pp. 262–266, 2002.
6. Samanta, A.K., Dhargupta, K.K. and Ghatak, S., \"Near Net Shape SiC-Mullite Composites from a Powder Precursor Prepared through an Intermediate Al-Hydroxyhydrogel, \"Ceramics International, Vol. 27, pp. 195-199, 2001.
7. Montanaro, L., Tulliani, M., Perrot, C. and Negro, A., \"Sintering of Industrial Mullites\", Journal of the European Ceramic Society, Vol.17, pp. 1715-1723, 1997.
8. Pask, J.A., \"Importance of Starting Materials on Reactions and Phase Equilibria in the Al2O3-SiO2 system\", Journal of the European Ceramic Society, Vol. 16, pp. 101-108, 1996.
9. Souto, P.M., Menezes, R.R. and Kiminami, R.H.G.A., \"Sintering of Commercial Mullite Powder: Effect of MgO Dopant\", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 209, pp. 548–553, 2009.
10. Eom, J.H., Kim, Y.W. and Raju, S., \"Processing and Properties of Macroporous Silicon Carbide Ceramics: A Review\", Journal of Asian Ceramic Societies, Vol. 1, pp. 220-242, 2013.
11. She, J.H., Deng, Z.Y., Daniel-doni, J. and Ohji, T., \"Oxidation Bonding of Porous Silicon Carbide Ceramics\", Journal of Materials Science, Vol. 37,
pp. 3615-3622, 2002.
12. Kim, B.H. and Na, Y.H., \"Fabrication of Fiber-Reinforce Porous Ceramics of A1203-Mullite and SiC-Mullite Systems\", Ceramics International, Vol. 21, pp. 381-384, 1995.
13. Akpinar, S., Altun, I.A. and Onel, K., \"Effects of SiC Addition on the Structure and Properties of Reticulated Porous Mullite Ceramics\", Journal of the European Ceramic Society, Vol. 30,pp. 2727–2734, 2010.
14. Riedel, R., Toma, L., Fasel, C. and Miehe, G., \"Polymer-Derived Mullite–SiC-Based Nanocomposites”, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 29, pp. 3079–3090, 2009.
15. Belitskus, D., \"Fabrication Processes for Ceramic Composites, \"Materials & Design”, Vol. 10, pp. 2-9, 1989.
16. Colomban, P., Bruneton, E., Lagrange, J.L. and Mouchon, E., \"Sol-Gel Mullite Matrix-SiC and Mullite 2D Woven Fabrics Composites with or without Zirconia Containing Interphase. Elaboration and properties\", Journal of the European Ceramic Society, Vol.16, pp. 301-314, 1996.
17. Rahimi, H.R., Rezaie, R. and Nemati, A., \"Sintering of Al2O3–SiC Composite from Sol–Gel Method with MgO, TiO2 and Y2O3 Addition\", Ceramics International, Vol. 37, pp. 1681-1688, 2011.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 34، شماره 3
آذر 1394
صفحه 49-58

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی