در گزارشهای منتشر شده تاکید شده است که برای رسیدن به سرامیک AlN-SiC از راه واکنش بین آلومینیوم، نیترید سیلیسیم و کربن، یا باید یک میدان الکتریکی قوی اعمال گردد و یا سنتز تحت اتمسفر نیتروژن انجام گیرد [23، 15 و 14]. در این پژوهش این فرآیند با استفاده از گرمایش میکروویو، بدون اعمال میدان الکتریکی و بدون بکارگیری اتمسفر نیتروژن با موفقیت انجام گرفت.
در شکل 6، تصاویر SEM مربوط به نمونههای 5/0 گرمی (a)، 2 گرمی (b) و 8 گرمی (c) سنتز شده مشاهده میشود. فاز سوزنی شکل به، 4Si3N که به صورت واکنش نداده در محصول باقیمانده است، مربوط میشود. با افزایش اندازهی نمونه، از مقدار این فاز سوزنی کاسته میشود تا زمانیکه در نمونهی 8 گرمی به گونهی کامل حذف گردد. اندازهی ذرات موجود با افزایش اندازهی نمونه، افزایش مییابد که دلیل آن رشد دانه با بالا رفتن
دماست. در شکل a، میتوان حضور چندین فاز را
تشخیص داد، ولی با افزایش اندازهی نمونه، افزایش دما و کاهش مواد اولیهی باقیمانده در محصول، از این ناهمگنی کاسته شده است. بنابراین، در شکل c یک ریخت شناسی تقریباً یکنواخت دیده میشود که حضور فازهای کمتریدر آن مشاهده میشود. در این فرآیند اگر شرایط افزایشدما، تشکیل محلول جامد و مصرف شدن تمامی سیلیسیمو کربن باقیمانده، آماده گردد، انتظار میرود که یکریختشناسی یکنواخت و همگن با حضور یک فازهگزاگونال بوجود آید.

نتیجه گیری
در این پژوهش، امکان سنتز کردن کامپوزیتهای سرامیکی نیترید آلومینیوم- کاربید سیلیسیم به وسیلهی واکنش سنتز احتراقی از روش مشتعل ساختن مخلوط پودری آلومینیوم، نیترید سیلیسیم و کربن در فر میکروویو مورد بررسی قرار گرفت. این سنتز با موفقیت بدون نیاز به اعمال میدان الکتریکی و استفاده از اتمسفر نیتروژن انجام شد. در این پژوهش برای رسیدن به محصولی با کیفیت بالاتر، چندین فراسنج در مراحل گوناگون سنتز، تغییر داده شد. تغییر زمان آسیاکاری و افزایش مقدار کربن تأثیربسزایی روی محصول سنتز نداشت، اما در مورد افزایش جرم مخلوط پودری فشرده شده، نتیجه چشمگیرتر است.
افزایش اندازهی نمونه، سبب افزایش دمای سیستم گردید و احتراقی کاملتر را ایجاد کرد. شانزده برابر کردن اندازهی نمونه، میزان مواد اولیهی باقیمانده را به کمترین حد رسانید و دمای احتراق اندازهگیری شده را به شدت افزایش داد. در این شرایط نیترید آلومینیوم بدست آمده، ساختار هگزاگونال از خود نشان داد که با افزایش بیشتر دما میتوانست با کاربید سیلیسیم، محلول جامد پایدار تولید کند.

Aluminum Silicon Carbide”, J. Am. Ceram. Soc, Vol. 85[7], pp. 1894-1896, 2002.
L. Mei and J.T. Li, “Synthesis of AlN-SiC Solid Solution Through Nitriding Combustion of Al-C-Si3N4 in Air”, Acta Mater, Vol. 56, pp. 3543-3549, 2008.
I.B. Cutler, P.D. Miller, W. Rafaniello,
H.K. Park, D.P. Thompson and K.H. Jack, “New Materials in the Si-C-Al-O-N and Related Systems”, Nature, Vol. 275[5679], pp. 434-435, 1978.
R. Ruh and A. Zangvil, “Composition and Properties of Hot-Pressed SiC-AlN Solid Solution”, J. Am. Ceram. Soc, Vol. 65[5], pp. 260-265, 1982.
H. Xue and Z.A. Munir, “The Synthesis of Composites and Solid Solutions of α-SiC-AlN by field-Activared Combustion”, Scr. Mater, Vol. 35, pp. 979-982, 1996.
J. Subrahmanyam and M. Vijaykumar,
“Review, Self-Propagating High-Temperature Synthesis”, J. Mater. Sci., Vol. 27, pp. 62496273, .2991
H. Xue and Z.A. Munir, “Synthesis of
AlN-SiC Composites and Solid Solution by Field-Activated Self-Propagating Combustion”, J. Eur. Ceram. Soc., Vol. 17, pp. 1787-1792, .7991
M. Ohyanagi, N. Balandina, K. Shirai, M.
Kiozumi and Z.A. Munir, “Synthesis of AlNSiC Solid Solution by Combustion Nitridation”, pp. 3-12 in Ceramic
Transactions,Vol. 94, .8991
منابع
T-J.Mroz Jr, “Annual Materials Review: Aluminum Nitride”, Am. Ceram. Soc. Bull, Vol. 71[5], pp. 782-786, 1992.
L.M. Sheppard and M. Laurel, “Aluminum
Nitride: A Versatile but Challenging Material”, Am. Ceram. Soc. Bull, Vol. 69[11], pp. 18011812, 1990.
Y. Kurokawa, K. Utsumi and H. Takamizawa, “Development and Microstructural Characterization of High-ThermalConductivity Aluminum Nitride Ceramics”, J. Am. Ceram. Soc, Vol. 71[7], pp. 588-594, 1988.
Z.C. Jou and A.V. Virkar, “HighTemperature Creep and Cavitation of Polycrystalline Aluminum Nitride”, J. Am. Ceram. Soc, Vol. 73[7], pp. 1928-1935, 1990.
C.K. Unni and D.E. Gordon, “Mechanical
Properties of Monolithic AlN and SiCw/AlN Composites”, J. Mater. Sci, Vol. 30, pp. 11731179, .5991
A. Zangvil and R. Ruh, “Phase Relationship in the Silicon Carbide-Aluminum nitride System”, J. Am. Ceram. Soc, Vol. 71, pp. 884890, .8891
R.N. Katz, “High Temperature Structural
Ceramics”, Science, Vol. 208, pp. 841-847, .0891
K. Itatani, R. Tsukamoto, A.C.A. Delsing,
H.T. Hintzen and I. Okada, “Preparation of
Aluminum Nitride-Silicon Carbide
Nanocomposite powder by the Nitridation of 20- C. Kexin, J. Haibo, H.P. Zhou and J.M.F.
Ferreira, “Combustion Synthesis of AlN-SiC Solid Solution Particles”, J. Eur. Ceram. Soc., Vol. 20, pp. 2601-2606, 2000.
P. Shen, W. Sun, B. Zou, L. Zhan and Q.
Jiang, “Al Content Dependence of Reaction
Behaviors and Mechanism in Combustion Synthesis of TiB2-AlN-Based Composites”, Chem. Eng. J., 150: 261-268 (2009).
O. Knacke, O. Kubaschewski and K.
Hesselman, “Thermodynamical Properties of Inorganic Substances”, 2nd ed., SpringerVerlag, 1991.
D. Kata, K. Shirai and M. Ohyanagi,
“Formation Mechanism of AlN-SiC Solid
Solution by Combustion Nitridation in Si3N4Si-Al-C System”, J. Am. Ceram. Soc., Vol. 16- D.E. Clark, I. Ahmad and R.C. Dalton, “Microwave Ignition and Combustion Synthesis of Composites”, Mater. Sci. Eng.,Vol. A144, pp. 91-97, 1991.
J.J. Moore and H.J. Feng, “Combustion Synthesis of Advanced Materials: Part I . Reaction Parameters” , Prog. Mater. Sci., Vol. 39, pp. 243-273, 1995.
R.C. Juang, C.C. Chen, J.C. Kuo, T.Y.
Huang and Y.Y. Li, “Combustion Synthesis of Hexagonal AlN-SiC Solid Solution Under Low Nitrogen Pressure”, J. Alloys Compd., Vol. 480, pp. 928-933, 2009.
E. Hagen, T. Grande, M.A. Einarsrud,
“Preparation and Properties of Porous Aluminum Nitride-Silicon Carbide Composite Ceramics”, J. Am. Ceram. Soc., Vol. 87[7], pp.
1200-1204, 2004. ]4[48, pp. 726-732, .1002
جدول 1- ویژگیهای مواد خام مورد استفاده. پیوستها
تولید کننده خلوص(%جرمی) اندازه(میکرون) مواد خام
متالورژی پودر خراسان
اسکای اسپرینگ، هوستن
– 45 99 0/5 -1/0 99/5
90 99 آلومینیوم
نیترید سیلیسوم کربن

شکل 1- الگوی پراش اشعهی ایکس محصول سنتز مخلوط پودری آلومینیوم، نیترید سیلیسیم و کربن.

شکل 2- الگوی پراش اشعهی ایکس مربوط به تغییر زمان آسیا کاری.

شکل 3- الگوی پراش اشعهی ایکس مربوط به تغییر مقدار کربن از حالت استوکیومتری.

شکل 4- الگوی پراش اشعهی ایکس مربوط به تغییر وزن مخلوط پودری فشرده شده.

شکل 5- دیاگرام فازی سیستم AlN-SiC [6].

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید


پاسخ دهید