بررسي پايداري حرارتي نانوذرات Fe5C2

An Investigation on Thermal Stability of Fe5C2 Nanoparticles

Fe5C2 يكي از انواع كاربيدهاي آهن است كه در سال‌هاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اين ماده با توجه به مغناطش اشباع بالا و خنثي بودن از لحاظ شيميايي مي‌تواند در حوزه‌هاي مختلف مهندسي و پزشكي كاربرد داشته باشد. يكي از مهمترين چالش‌ها در عمل، پايداري حرارتي نانوذرات Fe5C2 است. در اين تحقيق، نانوذرات Fe5C2 توسط يك روش شيميِ تر سنتز شدند. تكنيك‌هاي پراش پرتو ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) به ترتيب براي بررسي خواص شيميايي و مورفولوژي نمونه در دماي محيط مورد استفاده قرار گرفتند. تصوير ميكروسكوپ الكتروني عبوري نمايانگر مورفولوژي كروي و ميانگين اندازه 30 نانومتر براي نانوذرات بود. آناليز توزين حرارتي (TGA) براي مطالعه رفتار حرارتي اين كاربيد مغناطيسي انجام شد. مقدار محاسبه‌شده براي انرژي اكتيواسيون تخريب حرارتي فاز با استفاده از روش Flynn-Wall-Ozawa، 51/139 كيلوژول است. پس از گرمايش نمونه، تست XRD مجدداً تكرار شد تا تغييرات فازي در دماي بالا بررسي شود. در نهايت، الگوي پراش پرتو ايكس، تبديل كاربيد مغناطيسي آهن به آهن و مگنتيت پس از فرايند گرمايش را تاييد كرد.

Fe5C2 is a recently attentioned iron carbide with high saturation magnetization and suitable chemical inertness that is known to have applications in different fields of engineering and medicine. One of the most important challenges in usage, is thermal stability of iron carbide nanoparticles. In this research, Fe5C2 nanoparticles were synthesized through a wet chemical route. XRD and TEM techniques were used to characterize chemical and morphological features of the sample at room temperature, respectively. TEM micrograph demonstrated the spherical morphology and the average size of the nanoparticles to be 30 nm. Thermogravimetric analysis (TGA) was performed to study the thermal behavior of this magnetic carbide. The activation energy of the phase decomposition was evaluated to be 139.51 kJ utilizing Ozawa method. After heating, XRD test was repeated to investigate phase changes at high temperature. Finally, X-ray diffraction pattern proved the conversion of Hagg iron carbide to iron and magnetite after heat treatment.