بررسی اثر عناصر انتقالی نانو بر تحولات فازی و ریزساختاری دیرگدازهای کم‌کربن mgo-c

در این تحقیق اثر افزودن نیترات آهن به‌عنوان پیش ماده کاتالیستی جهت تشکیل درجای نانو ذرات fe در رزین‌های فنولیک و تاثیر 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 °c°800، °c1000، c1200و °c1400 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 تاثیر کاتالیستی آن، منجر به گرافیته شدن کربن حاصل از پیرولیز رزین فنولیک از دمای °c800 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 °c1000 تشکیل شده و با افزایش دما به °c1200 الیاف رشد و مقدار آن‌ها نیز افزایش یافت. همچنین در دمای °c1200 الیاف mgal2o4 و mgo نیز تشکیل شد که با افزایش دما به °c1400 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 بخارمایع-جامد (v-l-s) و بخار-جامد (v-s) بوده است.

The effect of nano transition metals on microstructure and phase evolution of low carbon MgO-C refractories

In the present study, the effect of Iron Nitrate as catalytic precursor to in situ formation of nanoFe particles in phenolic resin and microstructural evolution of MgOC refractories has been investigated. Therefore, various samples according to matrix section formulation of low carbon MgOC refractories (LCMCR rsquo;s) with 0 and 6 wt% (Fe/Phenolic resin) were prepared and phase and microstructure changes after coking at temperatures 8001400 ordm;C studied by XRD and FESEM analyses. Based on attained results, iron nitrate transfer to Fe nano particles with 6080 nm in diameter during firing in reduced atmosphere. In situ formed Fe nanoparticles 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 rsquo;s samples reveal that different ceramic whiskers such as MgO, MgAl2O4 spinel, Al4C3 and AlN formed after coking at 1000 ordm;C and the amount of whiskers phases significantly increased at higher coking temperatures. It was also clarified the presence of Fe nanoparticles have effective influence on the formation of gases components and promote ceramic phases formation. Microstructural observation showed the graphitic carbons like carbon nanotubes (CNTs) and ceramic whiskers mainly formed in the bonding phase between the aggregates according to the VLS and VS growth mechanism.