نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

مطالعه ترمودینامیکی احیای مولیبدنیت با کربن، در حضور اکسیدمنیزیم، انجام شد. دیاگرام های پایداری مربوط به دو سیستم MoS2-MgO و MoS2-MgO-C در دمای ثابت K1200 رسم و مورد بررسی قرار گرفتند. این بررسی ها نشان داد که فرآیند با اکسیداسیون مستقیم مولیبدنیت به وسیله اکسید منیزیم و در ادامه با تشکیل فازهای میانی اکسیدمولیبدن، نظیر MoO2 وMgMoO4، پیش می رود. ترکیب فازهای گازی موجود در فرآیند، حاکی از آن بود که بخش اعظم فازگازی به CO اختصاص دارد. همچنین دیاگرام های پایداری مربوط به سیستم های Mo-O-C(احیای MoO2 با کربن) وMo-O-Mg-C (احیای MgMoO4با کربن) رسم و مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی ها نشان داد که محصولات احیا شاملMo،Mo2C وMoC خواهند بود.

---

در این پژوهش سینتیک احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور کربنات سدیم بررسی شده است . بدین منظور مخلوط پودری مولیبدنیت، گرافیت و کربنات سدیم با نسبت مولی 1 : 4 : 2 به وسیله آزمون آنالیز حرارتی هم زمان(STA)، با سه نرخ حرارت‌دهی خطی 10، 15 و 20 درجه سانتی‌گراد بر دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون آنالیز حرارتی با 4 روش سینتیکی فریدمن، کسینجر،کوتز- ردفرن و اوزاوا تحلیل و مشخص شد که انرژی فعال‌سازی واکنش در این روش‌ها نزدیک به هم و حدود Kj/mol 220 است. هم چنین مدل سینتیکی حاکم، مدل کنترل شیمیایی است. برای بررسی مکانیزم واکنش ، مخلوط پودری تا دماهای 400، 800 و 1100 درجه سانتی‌گراد، در اتمسفر آرگون و با نرخ حرارت‌دهی 10 درجه سانتی‌گراد بر دقیقه به تدریج گرما داده شد. الگوی پراش پرتو ایکس فراورده‌های احیا و بررسی های ترمودینامیکی در این دماها نشان داد که واکنش احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور کربنات سدیم با تشکیل فازهای میانی مولیبدات سدیم و اکسید مولیبدن پیش می‌رود.

---

مولایت و آلومینا با ضریب انبساط گرمایی کم و مقاومت به شوک گرمایی خوب جزء سرامیک‌های دمابالا هستند. با وارد نمودن فاز تقویت کننده می‌توان از مزایای فاز سرامیکی چون استحکام گرم استفاده نمود. وجود کاربیدسیلیسیم در زمینه، خواص ترمومکانیکی را بهبود می‌بخشد. در فرایندهایی که به‌طور درجا فازهای موردنظر تشکیل می‌شود، هزینه‌ها کاهش می‌یابد. در این پژوهش از احیای کربوترمیک کائولینیت و آندالوزیت برای تشکیل کاربیدسیلیسیم به‌شکل درجا در زمینه آلومینا + مولایت استفاده شد. با توجه به نسبت (C/SiO₂) و شرایط ساخت، ویژگی‌های کامپوزیت از نظر ترکیب فازی، ریزساختار و خواص فیزیکی و مکانیکی بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد زمانی‌که نسبت C/SiO₂ و دمای پخت در آندالوزیت 5/3 و 1600 درجه سانتی‌گراد و درکائولینیت 5/5 و 1550 درجه سانتی‌گراد باشد، شرایط بهینه‌ای از تراکم‌پذیری و تبلور فاز کاربیدسیلیسیم به­دست می­آید.

---

هدف از این تحقیق به‌دست آوردن پودر کامپوزیت WC-Co از اکسیدهای فلزی WO₃ و Co₃O₄ به‌روش درجا و احیای کربوترمیک است که از کربن فعال به‌عنوان عامل احیا کننده استفاده شده است. در این مطالعه پودر اکسیدهای فلزی کبالت و تنگستن به‌همراه 17 درصد کربن (30 درصد اضافه بر مقدار استوکیومتری) در یک آسیای گلوله‌ای ماهواره‌ای، با گاز محافظ آرگون به‌مدت 20 ساعت مورد مخلوط‌سازی قرار گرفتند. نتایج آزمون حرارتی افتراقی و آزمون توزین حرارتی برروی نمونه مخلوط پودری نشان می‌دهد که در دمای 1050 درجه سانتی‌گراد اکسیدها به‌طور کامل احیا شده و کاربید تنگستن و کبالت شکل می‌گیرند. نمونه‌های فشرده شده مورد عملیات احیای کربوترمیک در دمای 1050 درجه سانتی‌گراد و به‌مدت زمان مختلف 1، 2 و 4 ساعت تحت لایه پوششی محافظ از مخلوط پودر کربن + آلومینا با نسبت 1 به 1 قرارگرفتند. طبق نتایج مطالعات پراش پرتوی ایکس، بهترین زمان نگهداری در کوره 4 ساعت است که در این شرایط واکنش‌های احیا و کربنیزه شدن تنگستن کامل می‌شود. ارزیابی نمونه‌های احیا شده در سه شرایط لایه محافظ مخلوط پودری آلومینا + کربن، لایه محافظ فویل نسوز فولادی و اتمسفر آرگون، نشان‌دهنده وجود اکسیدهای احیا نشده و فازهای اضافی در اتمسفر آرگون و لایه محافظ فویل نسوز در مقایسه با لایه محافظ مخلوط آلومینا + کربن می‌باشد. نتایج اندازه‌گیری خواص فیزیکی و مکانیکی برروی نمونه کامپوزیت زینتر شده در شرایط حرارت‌دهی با سرعت 5 درجه سانتی‌گراد در ثانیه تا دمای 1500 درجه سانتی‌گراد و زمان نگهداری 2 ساعت تحت لایه محافظ آلومینا + کربن نشان‌دهنده کسب خواص بهینه بوده (چگالی نسبی 80 درصد، چقرمگی 1/8 مگاپاسکال، میکروسختی ویکرز معادل 67/15 گیگاپاسکال) که قابل مقایسه با روش‌های پیشرفته و در عین حال پرهزینه می‌باشد.