سنتز نانوذرات تیتانیوم دی بوراید به روش سنتز احتراق حجمی

نعمت, سامان; باغشاهی, سعید; صدقی, آرمان; فرهادی نیا, فرانک

doi:10.22076/me.2021.132315.1298

سنتز نانوذرات تیتانیوم دی بوراید به روش سنتز احتراق حجمی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ کارشناس ارشد مهندسی مواد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، قزوین، ایران.

² دانشیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، قزوین، ایران.

10.22076/me.2021.132315.1298

چکیده

نانو ذرات تیتانیوم دی بوراید به دلیل خواص مناسب توجهات بسیاری را به ویژه به عنوان تقویت کننده کامپوزیت های زمینه فلزی به خود جلب نموده اند. در تحقیق حاضر با استفاده از ترکیب TiO₂، Mg و B₂O₃ به عنوان مواد اولیه، نانوذرات تیتانیوم دی بوراید به روش احتراق حجمی تولید شد. به منظور جلوگیری از رشد دانه ها و کلوخه شدن ذرات، نمک کلرید پتاسیم به عنوان افزودنی به کار رفت. پس از مخلوط کردن مواد در آسیاب ماهواره ای، احتراق حجمی مواد در دماهای 750، 850 و 950 درجه سانتی گراد در مدت زمان 30 دقیقه و همچنین تاثیر افزودن 10، 20 و 30 درصد وزنی کلرید پتاسیم بر خلوص و اندازه پودر تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج پراش اشعه ایکس (XRD) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان دهنده این است که تولید نانوذرات تیتانیوم دی بوراید با خلوص بالا به روش احتراق حجمی و با افزودن 10 درصد کلرید پتاسیم در دمای 950 درجه سانتی گراد امکان پذیر است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.15631745.1399.23.4.4.5

عنوان مقاله [English]

Synthesis of Titanium Diboride Nanoparticles by Volume Combustion Synthesis Method

نویسندگان [English]

Saman Nemat ¹
Saeed Baghshahi ²
Arman Sedghi ²
Faranak Farhadinia ¹

¹ M.Sc., Material engineering department, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.

² Associate Professor, Material engineering department, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.

چکیده [English]

Titanium diboride nanoparticles have attracted a lot of attention due to their suitable properties, especially as reinforcements for metal-based composites. In the present study, titanium diboride nanoparticles were produced by volume combustion synthesis and TiO₂, Mg, and B₂O₃ as raw materials. Potassium chloride was used as an additive to prevent agglomeration of particles and grain growth during synthesis process. After mixing the materials in a satellite mill, materials were heated up to 750, 850 and 950 ° C and keep in those temperatures for 30 minutes until combustion of the materials was performed. Also, the effect of adding 10, 20 and 30 w.t. % of potassium chloride on the purity and size of the produced powder was investigated. The results of X-ray diffraction (XRD) and electron microscopy images show that the production of high purity titanium diboride nanoparticles by volume combustion synthesis with the addition of 10 wt. % potassium chloride at 950 ° C is possible.

کلیدواژه‌ها [English]

Titanium Diboride Nanoparticles
Volume Combustion
Potassium Chloride
Magnesium

مراجع

Javadi, S. Pan, C. Cao, G. Yao, X. Li, “Facile Synthesis of 10 nm Surface Clean TiB₂ Nanoparticles”, Mater. Lett. (2018).
Passerone, M.L.Muolo, D.Passerone, J.Mater, “Wetting of Goup 4 Diboride by Liquid Metals”, Sci. 41 (2006).
G. Munro, “Material Properties of Titanium Diboride”, J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 105 (2000).
M. Chen, X. Li, G. Ji , Y. Wu, Zh. Chen, W. Baekelant, K. Vanmeensel, H. Wang, J. Kruth, “Novel Composite Powders with Uniform TiB₂ Nano-Particle Distribution for 3D Printing”, Appl. Sci. 7, 250 (2017).
H. Kang and D. J. Kim, “Synthesis of Nano-Titanium Diboride Powders by Carbothermal Reduction”, J. Eur. Ceram. Soc. 27 (2007)
E. Camurlu and F. Maglia, “Self-Propagating High-Temperature Synthesis of ZrB₂ or TiB₂ Reinforced Ni–Al Composite Powder”, J. Alloys Compd., 2009, vol. 478 (1–2), pp. 721–25.
Niyomwas, N. Chaichana, and N. Memongkol, “The effects of milling time on the synthesis of titanium diboride powder by self-propagating high temperature synthesis”, Sci. Technol., vol. 30 (2008).
Alan W. Weimer, “Carbide, Nitride and Boride Baterials Synthesis and Processing”, Chapman and Hall (1997).
Farhadinia and S. Sedghi, “Fabrication of Al2O3/(ZrB₂+TiB₂) Composite using MACS and Microwaves,” Metall. Materials Trans. A 45 (2014).
Varma and A. S.Mukasyan, “Combustion synthesis of advanced materials: Fundamentals and Applications”, Korean J.Chem.Eng., 21(2)(2004).
C. Patil, S.T. Aruna and T. Mimani, “Combustion Synthesis: An Update”, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci., 2002, vol. 6 (6), (2002).
J. Welham, “Room-Temperature Mechanochemical Synthesis of W₂B₅ Powders”, Miner. Eng., 1999, vol. 12 (10), (2012).
Taherzadeh Mousavian, S. Sharafi and M.H. Shariat, “Microwave-assisted combustion synthesis in a mechanically activated Al–TiO₂–H₃BO₃ system”, Int. J. Refract. Metal. Hard Mater., vol. 29 (2), (2011).
K. Khanra, L. C. Pathak, S. K. Mishra and M. M. Godkhindi, Processing of nano-structured TiB₂ by self-propagating high-temperature synthesis (SHS)Mater. Lett., 58 (2004).
Ghnbari, M. Sakaki, A. Faeghinia, M. SH Bafghi and K. Yanagisawa, Synthesis of nanocrystalline TiB₂ powder from TiO₂, B₂O₃ and Mg reactants through microwave-assisted self-propagating high-temperature synthesis method, Bull. Mater. Sci., Vol. 39 (4), (2016).
Weimin, F. Zhengyi, W. Hao and Y. Runzhang, “Chemistry Reaction Processes During Combustion Synthesis of B2O3–TiO₂–Mg system”, J. Mater Process. Technol. 128 (2002).
Bilgi, H. Erdem and Camurlu Bar, “Formation of TiB₂ by Volume Combustion and Mechanochemical Process”, Mater. Res. Bull. 43(2008).
Chaichana, N. Memongkol, J. Wannasin and S. Niyomwas, “Synthesis of Nano-Sized TiB₂ Powder by Self-Propagating High Temperature Synthesis”, CMU.J.Nat.Sci.Special issue on nanotechnology, Vol.7(1)51, (2008).