Iranian Journal of Ceramic Science & Engineering

fa بررسی اثر عناصر انتقالی نانو بر تحولات فازی و ریزساختاری دیرگدازهای کم‌کربن MgO-C The effect of nano transition metals on microstructure and phase evolution of low carbon MgO-C refractories سراميک‌هاي زیستی (بیوسرامیک‌ها) Bioceramics پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">در این تحقیق اثر افزودن نیترات آهن به‌عنوان پیش ماده کاتالیستی جهت تشکیل درجای نانو ذرات Fe در رزین‌های فنولیک و تأثیر آن بر ریزساختار دیرگدازهای MgO-C بررسی شده است. بدین ترتیب جهت بررسی ریزساختار و سیستم اتصالی دیرگداز، رزین‌های بدون افزودنی و حاوی افزودنی به فاز زمینه دیرگداز MgO-C افزوده شد. نمونه‌های آماده شده در دماهای ºC800، ºC1000، ºC1200 و ºC1400 در اتمسفر احیایی پخت شد و جهت بررسی فازهای تشکیل شده در زمینه دیرگداز و بررسی‌های ریزساختاری از XRD و FESEM استفاده شد. در این تحقیق درصد آهن نسبت به رزین 0 و 6 درصد وزنی انتخاب شد. نتایج نشان داد نیترات آهن در طول فرآیند پخت در اتمسفر احیایی تبدیل به نانو ذرات آهن با اندازه متوسط 60 تا  nm80 می‌شود. تشکیل درجای نانو ذرات آهن و تأثیر کاتالیستی آن، منجر به گرافیته شدن کربن حاصل از پیرولیز رزین فنولیک از دمای ºC800 شد و با افزایش دما نانو لوله‌های کربنی توخالی و بامبو شکل و کربن پوست پیازی در ریزساختار تشکیل و بر مقدار آن‌ها افزوده شد. از طرفی با حضور نانو ذرات آهن، سرعت انجام برخی واکنش‌های ریزساختار در فاز زمینه دیرگداز در حین فرآیند پخت بهبود یافت و مورفولوژی فازهای تشکیل شده در ریزساختار بعد از فرآیند پخت به مقدار قابل توجهی از حالت ذره‌ای به الیافی تغییر کرد. نتایج حاصل از بررسی‌های ریزساختاری نشان داد الیاف Al4C3 و AlN از دمای ºC1000 تشکیل شده و با افزایش دما به ºC1200 الیاف رشد و مقدار آن‌ها نیز افزایش یافت. همچنین در دمای ºC1200 الیاف MgAl2O4 و MgO نیز تشکیل شد که با افزایش دما  به ºC1400 تراکم آن‌ها به مقدار قابل توجهی افزایش یافت. حضور نانو ذرات Fe در نمونه‌ها باعث قوی‌تر شدن نقش آنتی‌اکسیدان Al در تشکیل فازهای سرامیکی شد. مشاهدات ریزساختاری نشان داد عمدتاً الیاف سرامیکی در فاز اتصالی و بین اگریگیت‌ها تشکیل می‌شوند و فرآیند تشکیل الیاف و نانو لوله‌های کربنی تشکیل شده غالباً از طریق دو سازوکار بخار-مایع-جامد (V-L-S) و بخار-جامد (V-S) بوده است. </div> In the present study, the effect of Iron Nitrate as catalytic precursor to in situ formation of nano-Fe particles in phenolic resin and microstructural evolution of MgO-C refractories has been investigated. Therefore, various samples according to matrix section formulation of low carbon MgO-C refractories (LCMCR’s) with 0 and 6 wt% (Fe/Phenolic resin) were prepared and phase and microstructure changes after coking at temperatures 800-1400ºC studied by XRD and FESEM analyses. Based on attained results, iron nitrate transfer to Fe nano particles with 60-80 nm in diameter during firing in reduced atmosphere. In situ formed Fe nano-particles as catalytic agent promotes graphitization behavior of phenolic resins. Increasing temperature led to a more effective graphitization level. In addition, the different nano crystalline carbon shapes such as onion and bamboo like and carbon nanotubes (CNTs) were in situ formed. Phase and microstructure analysis of LCMCR’s samples reveal that different ceramic whiskers such as MgO, MgAl2O4 spinel, Al4C3 and AlN formed after coking at 1000 ºC and the amount of whiskers phases significantly increased at higher coking temperatures. It was also clarified the presence of Fe nano-particles have effective influence on the formation of gases components and promote ceramic phases formation. Microstructural observation showed the graphitic carbons like carbon nano-tubes (CNTs) and ceramic whiskers mainly formed in the bonding phase between the aggregates according to the V-L-S and V-S growth mechanism.   نانو ذرات آهن, کاتالیست, نانو لوله‌های کربنی, الیاف سرامیکی Fe nano particles, Catalyst, CNTs, Ceramic whiskers. 19 28 http://ijcse.ir/browse.php?a_code=A-10-510-1&slc_lang=fa&sid=1 حسین رستگار h.rastegar@srbiau.ac.ir 10031947532846002920 10031947532846002920 Yes محمد باوند وندچالی 10031947532846002921 10031947532846002921 No علی نعمتی 10031947532846002922 10031947532846002922 No فرهاد گلستانی‌فرد 10031947532846002923 10031947532846002923 No