بررسي اثرآلوتروپ هاي نانو ساختاركربن بر ريزساختار و خواص كامپوزيت هاي منيزيا -كربن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

ديرگدازهاي منيزيا -كربني ازجمله مهم‌ترين ديرگدازهاي مورداستفاده در صنعت فولاد محسوب مي شوند. از اين ديرگدازها به دليل خواص منحصربه فردشان نظير دماي ذوب بسيار بالا مقاومت به سايش مناسب، تر شوندگي كم با مذاب و سرباره و مقاومت به خوردگي به‌طور مكرر در انواع پاتيل ها، كوره ها كنورتورها و مجراهاي انتقال مذاب استفاده مي شود. به‌طوركلي، در اين دسته از ديرگدازها از %20 درصد گرافيت استفاده‌ مي شود كه علاوه بر بهبود هدايت حرارتي زاويه تر شوندگي آن با مذاب و سرباره را تا حد مطلوبي كم مي كند. بااين‌وجود، درصد بالاي گرافيت موجب كاهش خواص مكانيكي، افزايش نرخ اكسايش و ايجاد تخلخل و نفوذ مذاب به ديرگداز شده و عمر ديرگداز را به‌شدت كاهش مي دهد. هدف از اين پژوهش كاهش درصد گرافيت از %20 به %3 بدون استفاده از انواع آنتي اكسيدان و بدون كاهش خواص ديرگداز بود. ديرگدازهاي منيزيا -كربني در اين پژوهش براي اولين بار به روش ريخته گري دوغابي توليد شدند. براي جبران تضعيف خواص ناشي از كاهش درصد گرافيت از آلوتروپ هاي نانو ساختار كربن نظير گرافن و نانولوله هاي كربني استفاده شد. خواص فيزيكي، مكانيكي و مقاومت به خوردگي ديرگداز با استفاده از پراش پرتو ايكس (XRD)، آناليز وزن سنجي حرارتي (TG)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به‌دست‌آمده نشان مي دهد كه با كاهش درصد گرافيت از %20 به %3 كاهش استحكام فشاري وخمشي ماده پس از شوك حرارتي به ترتيب %140 و %100 افزايش مي يابد. با افزودن % 0/1 درصد نانولوله كربني پس از اعمال شوك حرارتي به دليل افزايش هدايت حرارتي استحكام فشاري ماده تغييري نمي كند و استحكام خمشي ماده پس از شوك حرارتي به مقدار %5 كاهش مي يابد. همچنين پس از شوك حرارتي استحكام فشاري ديرگداز پس از افزودن گرافن و نانوگرافيت به ترتيب%11 و %9 و استحكام خمشي به ترتيب %15 و %6 كاهش مي يابد. همچنين عمق نفوذ اكسيژن به ديرگداز در اثر افزودن نانولوله هاي كربني، نانو گرافيت و گرافن نسبت به مقدار اندازه‌گيري شده در ديرگداز بدون آلوتروپ نانو ساختار كربن به ترتيب %56 ، %55 و %44 كاهش مي‌يابد. نتايج اين پژوهش نشان مي دهد با استفاده از آلوتروپ هاي نانو ساختار كربن مي توان ديرگدازهاي منيزيا -كربني با درصدهاي پايين گرافيت بدون استفاده از آنتي‌اكسيدان‌ها و چسب هاي صنعتي توليد كرد كه باعث بهبود كيفيت، كاهش هزينه هاي توليد، افزايش عمر مفيد، كاهش آلايندگي و امكان كنترل تركيب شيميايي فولادهاي فوق كم‌كربن مي شود.

226916

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان