+- تالار گفتگوی کیش تک/ kishtech forum (http://forum.kishtech.ir)
+-- انجمن: پردیس فناوری کیش (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=1)
+--- انجمن: مهندسی مواد و متالورژی (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=188)
+--- موضوع: روش های سنتز پودر کاربید زیرکونیوم (/showthread.php?tid=41629)
روش های سنتز پودر کاربید زیرکونیوم - فاطمه الهامی نیا - 31-05-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
مـــوضوع کلـــی این ســـری از مطالـــب روش هـــای ســـنتز پـــودر کاربید زیـــرکونیـــوم می باشـــد.
بـا توجـه بـه ايـن کـه نيـاز زيـادي بـه مـوادي بـا اسـتحکام بـــالا و قابليـــت کاربـــرد در دمـــاي کاري بـــالا وجـــود دارد، اخيـــرا توجـــه زيـــادي بـــه توســـعه ســـراميک هاي مختلـــف کـــه جايگزيـــن مناســـبي بـــراي ســـوپرآلياژها هســـتند، شـــده اســـت.
ديرگـــدازي بـــالا، دمـــاي کاري بالاتـــر، ســـختي زيــاد، مقاومــت بــه خوردگــي بــالا، وزن کمتــر و اســتحکام فشــاري بــالا از جملــه خصوصياتــي اســت کــه بــه عنــوان خــواص برتــر ســراميک هــا نســبت بــه مــواد ديگــر، از آن يــاد مي شــود.
بــه عــلاوه بــر خــلاف ســوپر آلياژهــا مــواد خـــام بـــراي ايـــن ســـراميک هابه نســـبت ارزان قيمـــت و در دســـترس تر اســـت.
از جملـــه ســـراميک هايي کـــه داراي خـــواص برتـــر نســـبت بـــه فلـــزات در برخـــي زمينه هـــاي مختـــلف هســـتند می تـــوان بـــه کاربیدهـــای فلـــزات انتقالـــی اشـــاره کـــرد.
کاربیدهـــای فلـــزات انتقالـــی، ماننـــد کاربید هافنیـــوم، کاربید تانتالیـــوم و کاربید زیـــرکونیـــوم، ترکیبـــات بسیـــار مقاومـــی را تشکیـــل می دهنـــد.
RE: روش های سنتز پودر کاربید زیرکونیوم - فاطمه الهامی نیا - 31-05-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در ادامـــه بخش قبـــل داریـــم:
ســـاختار کاربيدهــایی کـــه در بخش قبـــل بـــه آن هـــا اشـــاره کردیـــم مشــابه بــا ســاختار نمــک طعــام اســت .
در ميـــان کاربيدهـــاي فلـــزات انتقالـــي، کاربيـــد زيرکونيـــوم داراي خـــواص منحصـــر بـــه فـــردي اســـت. کاربيـــد زيرکونيـــوم، در دســـته ســـخت ترين مـــواد شـــناخته شـــده قـــرار مي گيـــرد.
ميکروســـختي ايـــن ترکيـــب تقريبـــا معـــادل بـــا 2600 کيلوگـــرم بـــر ميلـــي مترمربـــع اســـت.
خاصيـــت ســـختي بـــالا در کاربيـــد زيرکونيـــوم باعـــث شـــده اســـت کـــه از ايـــن ترکيـــب بـــراي توليـــد ابـــزار بـــرش و پوشـــش هاي مقاومتـــي اســـتفاده شـــود.
از ديگـــر خـــواص کاربيـــد زيرکونيـــوم مي تـــوان بـــه خـــواص ترموشـــيميايي و ترمومکانيکـــي آن اشـــاره کـــرد. از آنجايـــي کـه دمـاي ذوب کاربيـد زيرکونيـوم تقريبـا معـادل بـا 3550 درجــه ســانتي گــراد اســت و هــم چنيــن بخاطــر ايــن کــه ايـــن ترکيـــب داراي پايـــداري فـــاز جامـــد در دماهـــاي بـــالا خواهــد بــود، از ايــن ترکيــب بــراي کاربردهــاي بــا دمــاي بـــالاي کاري اســـتفاده مي شـــود.
RE: روش های سنتز پودر کاربید زیرکونیوم - فاطمه الهامی نیا - 01-06-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در ادامه داریم :
کاربيـــد زيرکونيـــوم انتشـار انـرژي سـطحي بـالا و ظرفيـت جريـان بالايـي را از خـــود نشـــان مي دهـــد.
بنابرايـــن مي تـــوان نتيجـــه گرفـــت کـــه کاربيـــد زيرکونيـــوم يـــک انتخـــاب ايـــده آل بـــراي اســـتفاده در رادياتورهـــاي ترموفوتوولتائیـــک، انـــواع ســـاطع کننده هـــا و آرايه هـــا بـــه حســـاب می آیـــد.
بـــا توجـــه بـــه خـــواص مطـــرح شـــده مي تـــوان نتيجـــه گرفـــت کــه کاربيــد زيرکونيــوم بهتريــن انتخــاب بــراي اســتفاده در موتورهـــاي راکـــت نســـل بعـــدي و همچنيـــن فضاپيماهـــاي مافـــوق صـــوت خواهـــد بـــود، چـــرا کـــه مي توانـــد بـــازه دمايــي 2200 تــا 3000 درجــه ســانتي گــراد را بــه راحتــي در ســاختار خــود تحمــل کنــد.
توســعه نســل جديــد رآکتورهـــاي هســـته اي بـــا بهبـــود عملکـــرد ترموديناميکـــي و کاهـــش توليـــد زباله هـــاي ناشـــي از فرآيندهـــاي مربوطـــه، همــراه بــوده اســت.
بــراي برقــرار کــردن شــرايط مطلــوب ذکـــر شـــده بايـــد از ترکيباتـــي اســـتفاده شـــود کـــه در برابـــر دماهـــاي بســـيار بـــالا مقاومـــت خوبـــي از خـــود نشـــان دهنـــد و هـــم چنيـــن در دمـــاي بســـيار بـــالا اجـــزاي خـــود را از دســـت ندهنـــد.
آلياژهـــاي فلـــزي بـــا مشخصاتشـــان نمي تواننـــد بـــه عنـــوان ترکيباتـــي کـــه وظايـــف ذکـــر شـــده را بـــه عهـــده بگيرنـــد، بـــه کار رونـــد. از ايـــن رو از مـــواد مرکـــب، گرافيـــت و ترکيباتـــي بـــا مقاومـــت خـــوب مثـــل کاربيـــد بعضـــي از فلـــزات انتقالـــي بهـــره گرفتـــه مي شـــود.
RE: روش های سنتز پودر کاربید زیرکونیوم - فاطمه الهامی نیا - 02-06-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در ادامه بخش قبل داریم :
در نگاهـــي ديگـــر نيـــز مي تـــوان دريافـــت کـــه کاربيـــد زيرکونيـــوم جـــذب نوترونـــي بســـيار کمـــي دارد و مقاومـــت بـــه خوردگـــي خوبـــي را در مقابـــل محصـــولات شـــکافت هســـته اي از خـــود نشـــان مي دهـــد.
بنابرايـــن مي تـــوان از کاربيـــد زيرکونيـــوم بـــه عنـــوان برخـــي از اجـــزاي ســـوخت بـــراي رآکتورهـــاي هســـته اي ( ماننـــد کاربـــرد در رآکتـــور ســـريع گاز ســـرد و رآکتـــور گاز بـــا دمـــاي بـــالا ) اســـتفاده شـــود.
ايـــن مطالعـــه، روش هـــاي توليـــد پـــودر کاربيـــد زيرکونيـــوم، بـــه عنـــوان يکـــي از مهـــم تريـــن پودرهـــا در صنايـــع دفاعـــي و هســـته ای، را گـــزارش مي دهـــد.
هـــدف از ايـــن تحقيـــق، يافتـــن راه حـــل هايـــي اســـت کـــه منجـــر بـــه کاهـــش دمـــاي توليـــد کاربيـــد زيرکونيـــوم شـــود کـــه ايـــن کاهـــش دمـــا، پودرهايـــي بـــا ذره هـــای ريزتـــر را نتيجـــه خواهـــد داد و هـــم چنيـــن امـــکان اســـتفاده از زينتـــر بـــدون فشـــار را نيـــز بـــه عنـــوان يکـــي از روش هـــاي کـــم هزينـــه بـــراي زينتـــر کـــردن پودرهـــا، خواهـــد داد.
RE: روش های تولید - فاطمه الهامی نیا - 02-06-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در ایـن بخش بــه روش هـــای تولیــد می پردازیــم.
کاربيدهـاي فلـزات گـروه چهـارم ( ماننـد کاربيـد زيرکونيـوم ) بـــه صـــورت عـــادي در طبيعـــت وجـــود ندارنـــد.
معمـــولا فرآيندهــاي توليــد ايــن کاربيدهــا قيمتــي و پيچيــده اســت.
ايـن مـواد بسـيار مقـاوم هسـتند. کاربيدهـاي فلـزات گـروه چهـــارم از نظـــر شـــيميايي بســـيار خنثـــي هســـتند و ايـــن مطلـــب يکـــي از دلايلـــي اســـت کـــه تکنولـــوژي ســـاخت آن هـــا را پيچيـــده تـــر مـــي نمايـــد. ايـــن مـــواد بـــه وســـيله تکنيک هـــاي متالـــورژي هـــم رفتـــي توليـــد نمي شـــوند.
کاربيدهـــاي فلـــزات گـــروه چهـــارم بـــدون کمـــک زينترهـــا، زينتــر نخواهنــد شــد و معمــولا بــراي زينتــر کــردن آن هــا از کمـــک زينترهـــا اســـتفاده مي شـــود.
روش هـــاي توليـــد مختلـــف، خـــواص و کاربردهـــاي متفاوتـــي را بـــراي ايـــن مـــواد، نتيجـــه مي دهـــد.
RE: روش احیا کربوترمال - فاطمه الهامی نیا - 02-06-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
روش هـــای سنتـــز پـــودر کاربیـــد زیرکونیـــوم شامـــل :
1. احیـــای کربوترمـــال
2. واکنـــش مستقیـــم فلز زیرکونیـــوم یا هیدریـــد زیرکونیـــوم با کـــربن
3. احیـــای فلـــزات قلیـــایی یـــا قلیـــایی خاکـــی با استفـــاده از تتراکلریـــد زیرکونیـــوم
4. روش انحـــراف فـــاز جـــامد
در ایـــن بخش بـــه روش اول می پردازیـــم.
احیـــای کربوترمـــال :
از جملـــه روش هايـــي کـــه بـــراي توليـــد پودرکاربيـــد زيرکونيـــوم بـــه کار مـــي رود، ســـنتز از طريـــق فرآينـــد احيــاي کربوترمــال اســت.
روش مخلــوط کــردن پودرهــا و روش هـــاي بـــر پايـــه محلـــول، روش هايـــي هســـتند کـــه در آن از فرآينـــد احيـــاي کربوترمـــال بهـــره گرفتـــه مي شـــود.
در ادامـــه به تـــوضیح هـــر یک از ایـــن روش هــا می پردازیـــم.
RE: مخلوط کردن پودرها - فاطمه الهامی نیا - 03-06-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
گفتیم که یکی از روش های احیای کربوترمال، مخلوط کردن است.
مخلوط کردن :
روش مخلـــوط کـــردن پودرهـــا، بـــه عنـــوان رايـــج تريـــن روش صنعتـــي مطـــرح اســـت.
واکنـــش دهنده هـــا در ايـــن روش، پـودر زيرکونيـا و پـودر کربـن هسـتند و محصــولات ايـــن روش پـــودر کاربيـــد زيرکونيـــوم و مونوکســـيد کربـــن خواهـــد بـــود.
واکنـــش قالـــب در روش احيـــاي کربوترمـــال، واکنشـــي اســـت کـــه در آن زيرکونيـــا و کربـــن بـــا هـــم واکنـــش مي دهنـــد و بـــه صـــورت زيـــر بیـــان می شـــود :
ZrO2 + 3C = ZrC + 2CO2
تحقيقـــات راف و همکارانـــش نشـــان داد کـــه ايـــن واکنـــش در دمـــاي 1900 درجـــه سلســـیوس تـــا دمـــاي 2100 درجـــه
سلســیوس انجــام خواهــد شــد ایشــان بــه همراهــی همکارانـــش زيرکونيـــا و پـــودر گرافيـــت طبيعـــي را بـــا هـــم مخلـــوط کردنـــد و از يـــک کـــوره مقاومتـــي بـــراي بـــالا بـــردن دمـــاي آن، اســـتفاده کردنـــد.
RE: مخلوط کردن پودرها - فاطمه الهامی نیا - 03-06-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در ادامه مطالب داریم :
ايـــن آزمايـــش در طيـــف وســـيعي از فشـــارهاي مونوکســـيد کربـــن انجـــام شـــد.
همچنيـــن بـــازه دمايـــي ايـــن آزمايـــش 1400 درجـــه سلســـیوس تـــا 1800 درجـــه سلســـیوس گـــزارش شـــده اســـت.
بـــازه فشـــار مونوکســـيد کربـــن از 100 تـــور تـــا 760 تـــور بـــوده اســـت.
زمـــان نيـــز از 4 ســـاعت تـــا 75 ســـاعت گـــزارش شـــده اســـت.
نتايـــج ايـــن آزمايـــش نشـــان مـــي دهـــد کـــه در شـــرايط مختلفـــي از فشـــار، دمـــا و زمـــان، درصدهـــاي مختلفـــي از اکســـي کاربيـــد زيرکونيــوم بــه عنــوان ناخالصــي تشــکيل مــي شــود.
ايــن مطلـــب نشـــان دهنده واکنـــش ناقـــص بيـــن پـــودر اکســـيد زيرکونيـــوم و پـــودر کربـــن در بعضـــي از شـــرايط اســـت.
RE: مخلوط کردن پودرها - فاطمه الهامی نیا - 04-06-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در ادامه مطالب داریم :
در روش مخلــوط کــردن پودرهــا، انــدازه ذرات اوليـه بــراي مخلـــوط کـــردن نامناســـب اســـت. بـــه هميـــن دليـــل اســـت کـــه فرآينـــد نفـــوذ بـــه ســـختي شـــکل مي گيـــرد. بـــراي ايجـــاد فرآينـــد نفـــوذ بـــه اجبـــار بايـــد دمـــا را بـــالا ببريـــم ( 1800 درجـــه سلســـیوس تـــا 2200 درجـــه سلســـیوس ).
ايـــن دمـــاي بـــالا از جملـــه معايـــب ايـــن روش اســـت.
در ايـــن روش از آســـياب نيـــز اســـتفاده مي کنيـــم کـــه بـــه
علـــت مصـــرف انـــرژي بـــر قيمـــت ايـــن روش مي افزايـــد.
دمـــاي بـــالا در ايـــن روش، باعـــث مي شـــود کـــه انـــدازه ذرات مناســب نباشــد و از ايــن روش نمــي تــوان نانوپــودر خوبـــي را توليـــد کـــرد.
محصـــولات بدســـت آمـــده از ايـــن روش محصـــولات مناســـبي بـــراي زينتـــر بـــدون فشـــار ( بـــه عنـــوان ارجـــح تريـــن روش و ارزان تريـــن روش زينتـــر کـــردن ) نيســـتند.
بـــه هرحـــال، ايـــن فرآينـــد فوايـــدي نيـــز دارد. ارزان بـــودن نســـبي مـــواد اوليـــه، ســـاده بـــودن فرآينـــد و امـــکان کنتـــرل ترکيـــب از فوايـــد ايـــن روش اســـت.
RE: فرایند های بر پایه محلول - فاطمه الهامی نیا - 04-06-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
یکی دیگر از روش های احیای کربوترمال، فرایند های بر پایه محلول می باشد.
فرایندهای بر پایه محلول :
در ايـــن روش از مـــوادي بـــا عنـــوان پيـــش ســـاز اســـتفاده مي شـــود.
ايـــن پيـــش ســـازها شـــامل مـــواد پايـــه زيرکونيـــوم و مـــوادي پايـــه کربـــن هســـتند.
در ايـــن روش پيـــش ســـازه اي حـــاوي زيرکونيـــوم و حـــاوي کربـــن در يـــک حـــلال حـــل می شـــوند. نکتـــه مهـــم ايـــن اســـت کـــه ايـــن حـــلال بايـــد حـــلال مشـــترک پيـــش ســـاز حـــاوي
زيرکونيـــوم و پيـــش ســـاز حـــاوي کربـــن باشـــد.
پـــس از آنکــه پيــش ســاز حــاوي زيرکونيــوم و پيــش ســاز حــاوي کربـــن در يـــک حـــلال مشـــترک حـــل شـــد، يـــک محلـــول آمـــاده می شـــود.
در ايـــن محلـــول اختـــلاط بـــه صـــورت مولکولـــي انجـــام مي شـــود و فرآينـــد نفـــوذ بـــه ســـادگي انجـــام مـــي شـــود و نيازمنـــد آن نيســـتيم کـــه دمـــا را بســـيار بـــالا ببريـــم.
ايـــن فرآينـــد بـــر پايـــه فرآيندهـــاي هيدروليـــز و پليکاندنسيشـــن يـــا تراکـــم انجـــام مـــي گيـــرد.