تاثیر فرآیند فعالسازی مکانیکی در مخلوط آلومینا-زیرکن بر واکنش تشکیل مولیت-زیرکونیا

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 4، دوره 3، شماره 7، فروردین و اردیبهشت 1391، صفحه 27-38   

نویسنده

نادر ستوده^*

- استادیار گروه مهندسی مواد-دانشکده مهندسی- دانشگاه یاسوج

تاریخ دریافت: 08 دی 1394،  تاریخ پذیرش: 08 دی 1394 

چکیده

 مخلوطهایی از زیرکن و آلومینا با نسبتهای استوکیومتری در یک آسیای سیاره ای در زمانهای 1 تا 10 ساعت تحت تـاثیر
فرآیند فعالسازی مکانیکی قرار گرفتند. مخلوطهای بدست آمده پس از پایان فرآیند فعالسازی مکانیکی و انجام آهـن زدایـی
در شرایط همدما در یک کوره تیوپی در دماهای گوناگون به مدت یک ساعت گرم شدند. نتایج پراش اشعه ایکس نـشان دادنـد
که با انجام یک ساعت فعالسازی مکانیکی بر مواد اولیه، دمای تجزیه زیرکن به نزدیکی 1300 درجـه سـانتیگراد کـاهش مـی
یابد. در نمونههایی که به مدت یک ساعت مورد فرآیند فعالسازی مکانیکی قرار گرفته بودند، مقدار فـاز زیرکونیـای تتراگونـال
باقی مانده پس از عملیات گرمایش همدما، به مراتب بیشتر از نمونههای بدون فعالسازی مکانیکی بود. با افزایش دما به 1450
درجه سانتیگراد، مقدار فاز تتراگونال زیرکونیا تا حدودی کاهش نشان داد در حـالی کـه در نمونـه هـای بـدون انجـام فرآینـد
فعالسازی مکانیکی مقدماتی این روند برعکس بود. 

کلیدواژه‌ها

آلومینا؛ زیرکونیا؛ زیرکن؛ فعالسازی مکانیکی؛ مولیت

مراجع

1- H. Schneider, S. Komarneni (Eds.), Mullite,WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,

Weinheim, 2005.

2- Z.I. Zaki, E.M.M. Ewais, M.M. Rashad,"Novel route for combustion synthesis of

zirconia mullite/TiB2 composites", Journal ofAlloys and Compounds, Vol. 467, pp. 288-292

2009.

3- L. Shu-quan, ZH. Jie, T. Xiao-ping, T.Yan," Mechanical properties and structure of

zirconia-mullite ceramics prepared by in-situcontrolled crystallization of Si-Al-Zr-Oamorphous bulk", Transaction NonferrousMetallurgy Society of China, Vol. 18, pp.799-

803, 2008.

4- H.M. Jang, S.M. Cho, K.T. Kim, "Aluminamullite-zirconiacomposites", Journal of

Materials Science, Vol. 31, pp.5083-5092,1996.

5- J.S. Moya, M.I. Osendi, "Microstructure andmechanical properties of mullite/ZrO2

composites", Journal of Materials Science,Vol. 19, pp.2909-2914, 1984.

6- K.A. Khor, L.G. Yu, Y. Li, Z.L. Dong, Z.A.Munir, "Spark plasma reaction sintering of

ZrO2-mullite composites from plasmaspheroidized zircon/alumina powders",

Materials Science and Engineering A, Vol.A339,pp.286-/296, 2003.

7- Sh.-ke Zhao, Y. Huang, Ch.-an Wang , Xi.-xian Huang, J.-kun Guo, "Mullite formation

from reaction sintering of ZrSiO4/a-Al2O3mixtures", Materials Letters, Vol. 57, pp.1716–

1722, 2003.

8- Sh.-Ke, Zhao, Y.Huang, Ch.-an Wang, Xi.-xian Huang, J.-Kun Guo, "Sinterability ofZrSiO4/a-Al2O3 mixed powders", CeramicsInternational, Vol. 29, pp.49–53, 2003.

9- E. Medvedovski, "Alumina-mulliteceramics for structural applications",CeramicsInternational, Vol. 32, pp.369-375, 2006.

10- T. Koyama, Sh. hayashi, A. Yasumori,K.Okada, "Preparation and characterization of

mullite-zirconia composite from various starting materials", Journal of Europeanceramic Society, Vol14 (4), pp. 295-302, 1994.

11- S. Lathabai, D.G. Hay, F.Wagner, N.Claussen, "Reaction-bonded mullite/zirconiacomposite", Journal of American CeramicSociety, Vol 79, pp.248–256, 1996.

12- L.B. Garrido , E.F. Aglietti , L. Martorello, M.A. Camerucci, A.L. Cavalieri, "Hardness,

fracture toughness of mullite–zirconiacomposites obtained by slip casting", Materials

Science and Engineering A, Vol. A419,pp.290–296, 2006.

13- H.C. Park, T.Y.Yang, S.Y. Yoon, R.Stevens, "Preparation of zirconia–mullite

composites by an infiltration route", MaterialsScience and Engineering A, Vol. A405, pp.233–238, 2005.

14-M. Popa, J.M. Calderon-Moreno, L.Popescu, M. Kakihana, R. Torecillas,

"Crystallization of gel-derived and quenchedglasses in the ternary oxide Al2O3–ZrO2–SiO2

system", Journal of Non-Crystalline Solids,Vol 297,pp.290–300, 2002.

15- S. Bhattacharjee, S.K. Singh, K.K. Galgali,"Preoaration of zirconia toughned mullite bythermal plasma", Materials Letters, Vol.43 (1-2), pp.77-80, 2000.

16- R.Gopi Chandran, K. C. Patil, G. T.Chandrappa, "Combustion synthesis and

properties of mullite-zirconia composites",Journal of Materials Science, Vol.31, pp.5773-

5779, 1996.

17- L.B. Kong, T.S. Zhang, Y.Z. Chen, J. Ma,F. Boey and H. Huang, "Microstructural

composite mullite derived from oxides via ahigh-energy ball milling process", Ceramics

International Vol.30, pp.1313-1317, 2004.

18- N. Behmanesh, S. Heshmati-Manesh andA. Ataie, "Role of mechanical activation of

precursors in solid state processing of nanostructuredmullite phase", Journal of Alloysand Compounds, Vol. 450, pp.421-425, 2008.

19- T. Ebadzadeh, "Effect of mechanicalactivation, microwave heating on synthesis and

sintering of nano-structured mullite", Journalof Alloys and Compounds, Vol. 489, pp.125-129, 2010.

20- E.R. Rangel and H.B.Ramírez, "Effects ofthe variations in milling time and sintering

temperature on the production of mullite-ZrO2composites", Journal of Ceramic ProcessingResearch. Vol. 5, No. 1, pp. 58-63, 2004.

21- A.W.Weeber, H.Bakker, "Amorphisationby ball milling: a review", Physica B, Vol.153(1-3), pp.93-122, 1988

22- N.Setoudeh, A.Saidi and N.J.Welham,"Carbothermic reduction of anatase and rutile",

Journal of Alloys and Compounds, Vol. 390,pp.138-143, 2005.

23-P.Balaz, "Mechanochemistry inNanoscience, Minerals Engineering",

Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2008

24- C.Suryanarayana, "Mechanical alloyingand milling", Progress in Materials Science,Vol.46, pp.1-184, 2001.

25- HSC Chemistry for Windows, version 5.1,Outokumpu , Oy, 1994.

26- H.M.Jang, S.M. Cho, K.T. Kim, "Aliminamullite-zirconiacomposites, Part1: colloidal

processing and phase-formation charateristics",Journal of Materials Science, Vol.31, pp.5083-5092, 1996.

27-P.N. Kuznetsov, L.I.Kuznetsova, A.M.Zhyzhaev, V.I.Kovalchuk, A.I.Sannikov,

V.V.Boldyrev, "Investigation of mechanicallystimulated solid phase polymorphic transition

of zirconia", Applied catalysis A: General,Vol.298, pp.254-260, 2006.

28-R.C. Garvic, "Crystallization of thetetragonal structure in zirconia microcrystal",

Journal of the Physical Chemistry, Vol. 82 (2),pp.218-224, 1978.

29- T. Ebadzadeh, E.Ghasemi, "Effect of TiO2addition on the stability of t-ZrO2 in mulliteZrO2composites preparedfrom variousstarting materials", Ceramics International,Vol.28, pp.447-450, 2002

30- J.R. Kelly, I.Denry, "Stabilized zirconia asa structural ceramic: An overview", DentalMaterials, Vol. 24, pp.289-298, 2008.