بررسي تشكيل نانو ويسكرهاي كاربيد سيليسيم در مواد دير گداز يكپارچه شاموت كربني رزين باند و تاثير انها بر روي استحكام مكانيكي و تراكم

Formation of the Nano SiC Whiskers in Chamote–Carbon Monolithic Resin Bonded Refractories and their consequences on Strength and Compaction

نانو ويسكرهاي SiC خواص ويژه اي مانند استحكام ويژه، مدول ويژه، مقاومت حرارتي، پايداري شيميايي و غيره دارند. تشكيل شبكه پيوسته و منسجمي از آنها در زمينه اي مواد ديرگداز، به افزايش استحكام و قوام اين دسته ازمواد كامپوزيتي منجر مي گردد. اين پژوهش به بررسي تشكيل نانو ويسكرهاي كاربيد سيليسيم و تاثير آنها بر استحكام و تراكم در نسوزهاي شاموت كربني پرداخته شده است. در اين راستا از شاموت ايراني، ساگار و كك ه رزول فنولي به ترتيب به ميزان 65% و 15% و 10% و 10% و مازاد بر آنها از پودر سيليسيم و فروسيليسيم فلزي استفاده شده است. مخلوط مواد اوليه تحت فشار MPa 4 فشرده و در دماي 200°C پرورانده و نهايتا در دماهاي 1100°C و 1400°C حرارت داده شده اند. آزمايشات استحكام مكانيكي سرد (CCS)، وزن مخصوص (BD) ، بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني (TEM,SEM) و آناليز فازي (XRD) بر روي نمونه ها نشان مي دهد كه افزودن فروسيليسيم تا 6% وزني و سيليسيم تا 5% وزني در دماي 1400°C به گسترش شبكه پيوسته الياف نانو متري SiC كه با تشكيل باندهاي β-SiC بين ذرات به تقويت استحكام و تراكم در اين مواد منجر مي گردد؛ مي شود.

SiC whisker is excellent in characteristics such as specific strength, specific modulus, heat resistance, chemical stability, etc. and its usefulness as composite reinforcing materials. Nowadays, more and more researchers begin to utilize more than one type of reinforcing agent to fabricate ceramic matrix composites in order to improve the mechanical properties of ceramic materials to a greater degree. This study describes the formation of nano SiC whiskers in chamotte-carbon monolithic refractories on strength and compaction. Specimens were prepared composed of 65 wt.% Iranian chamotte ,15 wt.% SiC-containing material regenerates ,10 wt.% fine coke and 10 wt.% liquid resole as binder. Different values of silicon additives (such as silicon and ferrosilicon metal) are added to the blend. Then, BD (bulk density) and CCS (cold crushing strength) are measured after a tempering at 200 °C degree for 2 h and firing at 1100 °C degree and 1400 °C degree for 2 h. SiC whiskers of nano sized diameter are formed at 1400 °C degree, and improve CCS values of as high as about four times in sample containing 6 wt. % ferrosilicon metal. At the temperature of 1100 °C degree, SiC whiskers formation have been started but not fully completed yet. So, CCS values of less than twice in sample containing 6 wt. % ferrosilicon metals were achieved.