تاثیر عامل فلزی بر احیا کربوترمیک دی اکسیدتیتانیم به منظور تولید کاربیدتیتانیم

در این پژوهش تاثیر عوامل فلزی مانند منیزیم، آلومینیم و مخلوط منیزیمروی بر احیاکربوترمیک دی اکسیدتیتانیم در شرایط آسیاکاری مکانیکی بررسی شد. آزمونهای آسیاکاری مکانیکی در یک آسیای سیاره ای در زمانهای گوناگون انجام شد. مخلوط هایی از دی اکسیدتیتانیممنیزیمکربن، دی اکسیدتیتانیممنیزیمرویکربن و دی اکسیدتیتانیمآلومینیمکربن بر اساس نسبت های استوکیومتری مرتبط به هر واکنش تهیه شدند. پس از پایان آسیاکاری مکانیکی هر کدام از نمونه ها، فرآیند اسیدشویی با محلول اسیدکلریدریک 2 نرمال برای از بین بردن فازهای قابل حل انجام شد. عملیات گرمایش همدما برای باقی مانده های جامد پس از اسیدشویی، در اتمسفر آرگن در دمای 1000 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت انجام شد. آنالیز محصولات و فازها به روش xrd و ارزیابی ریزساختار نمونه ها با میکروسکوپ semانجام شد. نتایج نشان داد با افزودن عامل فلزی، واکنش بین دی اکسیدتیتانیمکربن به شدت گرمازا می شود. در مخلوط دی اکسیدتیتانیمآلومینیمکربن، واکنش به صورت (msr) در شرایط آسیاکاری پیش رفت و محصولات واکنش در مخلوط 5 ساعت آسیاکاری، کاربیدتیتانیم و اکسیدآلومینیم بود. اما در مخلوط های دی اکسیدتیتانیممنیزیمکربن و دی اکسیدتیتانیممنیزیمرویکربن، واکنش احیا در نمونه های آسیاکاری از طریق اکسیدمیانی تیتانیم انجام شد. پس از گرمایش همدما نمونه های آسیاکاری از مخلوط های دی اکسیدتیتانیممنیزیمکربن و دی اکسیدتیتانیممنیزیمرویکربن در اتمسفر آرگن،نشانه های کاربیدتیتانیم و اکسیدمیانی تیتانیم از نوع ti2o3 دیده شد. وجود نشانه های فاز ti2o3 نشان می هد واکنش احیای دی اکسیدتیتانیم هنگام استفاده از عامل فلزی منیزیم و یا مخلوط منیزیمروی پس از 10 ساعت آسیاکاری کامل نمی شود.

Effect of metallic agent on the carbothermic reduction of titanium dioxide in order to produce titanium carbide

AbstractThe effect of metallic agents such as aluminium, magnesium and mixture of magnesiumzinc was studied on the carbothermic reduction of titanium dioxide in this research under mechanical milling. The mechanical milling runs have been done in a planetary ball mill in different times. The mixtures of TiO2MgC, TiO2MgZnC and TiO2AlC were prepared based on stoichiometric ratios for each reaction. The acid washing process using 2 N HCl solution was done to remove the soluble phases after finishing mechanical milling of each sample. The isothermal heating was done at temperature of 1000 °C for one hour for solid residues of acid washing under flowing of argon atmosphere. The analysis of products and phases was done using XRD and the microstructure of samples studied by SEM. The results showed the reaction between titanium dioxide and carbon would be exothermic after the adding metallic agent. The reaction progresses via MSR mode for the mixture of TiO2AlC in milling conditions and the products were titanium carbide and alumina in the 5 h milled sample. The reduction reaction however progressed via intermediate titanium dioxide in the milled samples for mixtures of TiO2MgC and TiO2MgZnC. The signs of titanium carbide and intermediate titanium oxide such as Ti2O3 were observed in the milled mixtures of TiO2MgC and TiO2MgZnC after isothermal heating under argon atmosphere. The signs of Ti2O3 phase reveal that the reduction reaction of titanium dioxide does not be completed after 10 h milling when metallic agents such as magnesium and/or magnesiumzinc mixture are used