احیاء مکانوشیمیایی اکسید کبالت با آلومینیوم و کربن و بررسی تاثیر پارامترهای آسیاکاری در تولید پودر کامپوزیتی Co-Al2o3

در این پژوهش تولید کامپوزیت کبالت-آلومینا به صورت درجا و به کمک فرآیند احیاء مکانوشیمیایی از ماده اولیه اکسید کبالت در حضور عوامل احیاء کننده آلومینیوم و کربن مورد بررسی قرار گرفت، به طوری که از گرمای آزاد شده در طی واکنش آلومینوترمی جهت فعال‌سازی واکنش کربوترمی استفاده شد. در این راستا مخلوط پودری ‌co-3o4alc در یک دستگاه آسیای گلوله‌ای پر انرژی (fast mill) تحت فرآیند آسیاکاری قرار گرفت و همچنین تاثیر پارامتر‌های مختلف از جمله سرعت، زمان و نسبت گلوله به پودر‌ بر محصول تولیدی نهایی مورد بررسی قرار گرفت. پودر‌های آسیاکاری شده تحت آنالیز پراش پرتو اشعه ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) قرار گرفتند. با توجه به نتایج آنالیز xrd و نقشه توزیع عناصر بعد از دوازده ساعت آسیاکاری واکنش احیاء به صورت کامل رخ داد و در نتیجة آن پیک‌های متناظر با فاز کبالت و آلومینا در الگوی پراش به‌دست آمده ظاهر و کامپوزیت co-33 wt% al2o3 تولید شده است. افزایش زمان آسیاکاری از دوازده تا سی و شش ساعت منجر به کاهش اندازة کریستالیت‌های فاز کبالت و آلومینا به ترتیب تا 9 و 20.3 نانومتر شد. از سوی دیگر با افزایش سرعت آسیاکاری از 350 تا 450 دور بر دقیقه توزیع اندازه ذرات یکنواخت‌تر شده و اندازه آگلومره‌های ایجاد شده در مخلوط پودری کاهش یافت. همچنین با توجه به تصاویر sem، افزایش نسبت گلوله به پودر از 15:1 تا 40:1 منجر به کاهش متوسط اندازة ذرات به زیر یک میکرومتر و توزیع یکنواخت‌تر فاز تقویت کننده آلومینا در زمینه کبالت شده است.

mechanochemical reduction of Cobalt oxide by Aluminum and carbon and investigating the effect of milling parameters on the production of Co-Al2O3 composite powder

In this study, cobaltalumina composite was prepared insitu by mechanochemical process using cobalt oxide as a raw material in the presence of aluminum and carbon as reducing agents, for this purpose released heat from aluminothermic reaction was used in order to activate the carbothermic reaction. In this respect, milling the powder mixture of Co3O4AlC was done by a high energy ball milling device (fast mill) and also, the effect of different parameters such as speed, time, and balltopowder ratio on the final production was investigated. The milled powders were analyzed by Xray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). According to the results of XRD analysis and distribution map of elements after 12 hours of milling, the redox reaction completely occurred and as a result, the peaks corresponding to the cobalt and alumina phases appeared in the diffraction pattern. The increase in milling time from 12 to 36 resulted in a decrease in the crystallites size of the cobalt and alumina phases up to 9 and 20.3 nm, respectively. On the other hand, with an increase in the speed of 350 to 450 rpm, the particle size distribution has been uniformly and size of the agglomerates produced in the powder mixture has decreased. Also, according to SEM images, increasing the ball to powder ratio from 15:1 to 40:1 resulted in a reduction in the average particle size below 1 μm and a more uniform distribution of the alumina reinforce phase in the cobalt background.