XRD data for the thermally treated

XRD data for the thermally treated precursor powders at different pyrolysis temperatures are shown in Fig. 1(a–d). At 1100 °C, tetragonal (t-ZrO2) and monoclinic (m-ZrO2) zirconia phases were formed. The carbon in the powder remained amorphous. Upon increasing of temperature to 1200 °C, the main phase was retained; however, a small amount of zirconium diboride appeared in the pattern, which indicates that the carbothermal reaction of finely divided zirconia/boron oxide/carbon powder mixtures appeared as a result of decomposition of solid gel. DTA–TGA graph supports the initiation of ZrB2 formation at given temperature. XRD pattern at 1400 °C represents a reduction in the relative intensities of oxide phases with increasing ZrB2 content. ZrB2 was replaced completely with zirconia at 1500 °C, which shows completion of carbothermal reaction for ZrB2 formation.

Fig. 1.
XRD data for the thermally treated solid precursors at (a) 1100, (b) 1200, (c) 1400, and (d) 1500 °C for 2 h.

Figure optionsDownload full-size imageDownload as PowerPoint slide
The structural change of gel precursor under argon atmosphere is shown in Fig. 2. Endothermic peak around 100 °C is attributed to removal of physically absorbed water. Broadened exothermic peak in the temperature region of 200–650 °C corresponds to the elimination of carbon in the gel precursors. The small exothermic peak at 668 °C was attributed to transformation of zirconia from amorphous to crystalline state. The formation of ZrB2 phase with solid state reaction derived from carbothermal reduction started at around 1260 °C. Mass loss after this temperature associates with the reaction of carbon with zirconia and boron oxide. These results are in good agreement with the XRD results. Heating the gel up to 1400 °C resulted in an approximately ~20% weight loss, which is accompanied by the removal of physically and chemically absorbed water, and decomposition of boric acid and carbonaceous materials like citric acid.

Fig. 2.
DTA–TG curves of the gel precursor powders.

Figure optionsDownload full-size imageDownload as PowerPoint slide
Khanra [19] reported the synthesis of boron carbide by a gel method using boric acid and citric acid as

equation(3)2H3BO3→B2O3+3H2O2H3BO3→B2O3+3H2Oequation(4)C6H8O7⋅H2O→3C+5H2O+3COC6H8O7⋅H2O→3C+5H2O+3CO
Speyer et al. [9] presented the following reaction for ZrB2 formation:

equation(5)ZrO2(s)+B2O3(l,g)+5Cs→ZrB2(s)+5CO(g)ZrO2(s)+B2O3(l,g)+5Cs→ZrB2(s)+5CO(g)
According to reactions above, boric acid dissociated to water and boron oxide upon heating. Citrate-derived carbon occurred as a result of citrate decomposition. For this work, after decomposition of the precursors, finely mixed nanocrystalline oxides (ZrO2, B2O3) and carbon powder reacted together to yield ZrB2 in which reaction proceeded throughout carbothermal reduction. The citrate-gel method exhibits the advantage of synthesizing nanocrystalline ZrB2 at relatively low temperatures.

Powder has 1.6 m2/g and 5.5 g/cm3 of surface area and density, respectively. Heat treatment of the gel at high temperature (1500 °C) results in agglomeration of primary particles thereby reducing the surface area. Surface area (dBET) calculations give a particle size of 682 nm, whereas the crystallite size of ZrB2 estimated from Scherrer formula was about 60 nm. Significant difference between particle and crystallite size points out an agglomeration of powders during the synthesis. Amount of carbon used during the synthesis is determined by reaction stoichiometry. Residual (3% weight) carbon remained unreacted after carbothermal reactions. However, this excess carbon is thought to be assisting the prevention of surface oxidation during the sintering.

Fig. 3 illustrates the SEM images and EDS analysis of ZrB2 powders. The size of powders is distributed over a broad range (1–5 µm) with rod-like shape. Because of elevated temperature, powders are hardly agglomerated into clusters with porosity. EDS analysis shows the presence of Zr, B, O and C elements, which proves the presence of small quantity of carbon and oxygen in the powder that was synthesized at 1500 °C/2 h.

Fig. 3.
SEM images of ZrB2 powders synthesized at 1500 °C for 2 h.

Figure optionsDownload full-size imageDownload as PowerPoint slide
TEM image of ZrB2 powders shows acicular like structure of crystallites in Fig. 4. The distribution of crystallite size varies from 40 to 70 nm.

Fig. 4.
TEM image of ZrB2 powders synthesized at 1500 °C for 2 h.

Figure optionsDownload full-size imageDownload as PowerPoint slide
The lattice strain and crystallite size of powders obtained with the applying mechanical activation in dry and wet are shown in Table 1. Mechanical activation increased strain in the crystal structure while it decreased crystallite size. The activation at dry milling results in crystal size and lattice strain of 13 nm and 11.1×10−6, whereas wet milling (methanol with Darvan 821A as surfactant) reveals 16 nm and 8.92×10−6, respectively. It is expected that mechanical activation promotes more surface energy that leads to reduction of sintering temperature.

Table 1.
The crystallite size and lattice strains as a function of activation condition.

Activation environment Crystallite size (nm) Lattice strain (%)
Dry 13 11.1×10−6
Wet 16 8.92×10−6
Full-size table
Table optionsView in workspaceDownload as CSV
The fracture surfaces of the sintered samples obtained from dry and wet powders are shown in Fig. 5. The milling conditions of powders—whether dry or wet—lead to alteration in sintering behavior of the samples. The sample (Hv=3.9 GPa) prepared from wet-milled powders reached to 86% of theoretical density after sintering at 1750 °C, whereas the sample obtained from dry-milled powders had only 70% of the theoretical density after sintering at the same temperature. Dry-milled powders, which have high surface area that causes agglomeration, yielded a low densification. Upon addition of Darvan 821, wet-milled powders were deagglomerated. Agglomeration, as a crucial problem at each stage of the powder processing, causes non-homogeneous densification in addition to heterogeneous powder packing. It also generates a significant problem for nanoparticles, by favoring Van der Waals forces to minimize the total surface energy of the system. Therefore, attaining sufficient deagglomeration of the particles prior to sintering turns out to be critical [20], [21], [22] and [23].

Fig. 5.
SEM images of the fractured surfaces of pressureless sintered ZrB2 ceramics compacted from powders prepared with (a) dry and (b) wet milling.

Figure optionsDownload full-size imageDownload as PowerPoint slide
The effect of metallic sintering agents (Fe, Ni) on densification of the gel synthesized ZrB2 powders is presented in Fig. 6. It is believed that Fe triggers liquid phase sintering where molten Fe fills porosities along the grain boundaries. That being said, Fe addition resulted in a uniform and dense structure having 99.9% of theoretical density. In contrast, Ni added ZrB2 sample reached to 94.8% of the theoretical density. Low density can be attributed to the high melting point of Ni.

Fig. 6.
SEM microstructure of ZrB2 compact (a) with Fe and (b) with Ni sintered at 1750 °C for 5 h.

Figure optionsDownload full-size imageDownload as PowerPoint slide
Hardness values of the ZrB2 materials at room temperature are listed Table 2. As seen from the table, in spite of having lower density, ZrB2 with Ni has higher hardness value than that of Fe containing ZrB2. Low hardness values for Fe containing ZrB2 can be attributed to formation of ductile Fe phases.

Table 2.
Hardness value of the ZrB2 materials at room temperature.

Material Hv, GPa (Under 9.8 N load)
ZrB2–Ni 15.8±0.7
ZrB2–Fe 14.9±1.1

± corresponds to the standard deviation.


Full-size table
Table optionsView in workspaceDownload as CSV

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แสดงข้อมูล XRD สำหรับผงแพบำบัดสารตั้งต้นที่อุณหภูมิชีวภาพแตกต่างกันใน Fig. 1(a–d) ที่ 1100 ° C, tetragonal (t-ZrO2) และระยะ zirconia monoclinic (m-ZrO2) มีรูปแบบ คาร์บอนในผงยังคงไป เมื่อเพิ่มอุณหภูมิ 1200 ° c ระยะหลักถูกสะสม อย่างไรก็ตาม น้อยของเซอร์โคเนียม diboride ปรากฏในรูปแบบ ซึ่งหมายถึง ปฏิกิริยา carbothermal zirconia ประณีตถูกแบ่งโบรอนออกไซด์/คาร์บอนผงน้ำยาผสมที่ปรากฏจากการแยกส่วนประกอบของเจลแข็ง กราฟ DTA – TGA สนับสนุนการเริ่มต้นของการก่อตัวของ ZrB2 ที่ได้รับอุณหภูมิ รูป XRD ที่ 1400 ° C แสดงถึงการลดการปลดปล่อยก๊าซสัมพันธ์ระยะออกไซด์กับเพิ่มเนื้อหา ZrB2 ZrB2 ถูกแทนอย่างสมบูรณ์ ด้วย zirconia ที่ 1500 ° C ซึ่งแสดงความสมบูรณ์ของปฏิกิริยา carbothermal สำหรับผู้แต่ง ZrB2Fig. 1 XRD ข้อมูลสำหรับ precursors แข็งแพบำบัดที่ (ก) 1100, (b) 1200, 1400 (c) และ (d) 1500 ° C สำหรับ 2 hรูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็นภาพนิ่ง PowerPointการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารตั้งต้นของเจลภายใต้บรรยากาศอาร์กอนจะแสดงใน Fig. 2 ดูดความร้อนสูงสุดประมาณ 100 ° C จะเกิดจากการเอาร่างกายดูดซึมน้ำ ให้ยอด exothermic ในภูมิภาคอุณหภูมิ 200-650 องศาเซลเซียสสอดคล้องกับการขจัดคาร์บอนใน precursors เจล ค exothermic เล็กที่ 668 ° C เกิดจากการแปลงของ zirconia จากไปสู่สถานะผลึก การก่อตัวของเฟส ZrB2 กับปฏิกิริยาของแข็งมา carbothermal ลดเริ่มต้นที่ประมาณ 1260 องศาเซลเซียส โดยรวมขาดทุนหลังจากนี้อุณหภูมินั้นเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของคาร์บอนกับออกไซด์ zirconia และโบรอน ผลลัพธ์เหล่านี้อยู่ในข้อตกลงที่ดีกับผล XRD ความร้อนเจถึง 1400 ° C ส่งผลให้การประมาณ ~ 20% น้ำหนัก ซึ่งตามมา ด้วยการกำจัดทางกายภาพ และสารเคมีดูดซึมน้ำ และแยกส่วนประกอบของวัสดุ carbonaceous เช่นกรดซิตริกและกรด boricFig. 2 โค้ง DTA – TG ของผงสารตั้งต้นเจรูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็นภาพนิ่ง PowerPointKhanra [19] รายงานสังเคราะห์ของโบรอนไฮไดรด์ โดยวิธีเจลใช้กรดซิตริกเป็นกรด boricสมการ (3) 2H3BO3→B2O3 + 3H2O2H3BO3→B2O3 + 3H2Oequation (4) C6H8O7⋅H2O→3C + 5H2O + 3COC6H8O7⋅H2O→3C + 5H2O + 3COนายกชไปเออร์ et al. [9] แสดงปฏิกิริยาต่อไปนี้สำหรับ ZrB2 ผู้แต่ง:equation(5)ZrO2(s)+B2O3(l,g)+5Cs→ZrB2(s)+5CO(g)ZrO2(s)+B2O3(l,g)+5Cs→ZrB2(s)+5CO(g)ตามปฏิกิริยาข้างต้น กรด boric ถูกกับน้ำและโบรอนออกไซด์ตามความร้อน มาซิเตคาร์บอนเกิดจากการแยกส่วนประกอบซิเตรต งานนี้ หลังจากเน่าของ precursors ประณีตผสม nanocrystalline ออกไซด์ (ZrO2, B2O3) และผงคาร์บอนปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ร่วมกันเพื่อผลผลิต ZrB2 ในปฏิกิริยาซึ่งครอบครัวตลอด carbothermal ลด วิธีเจซิเตรตจัดแสดงประโยชน์ของการสังเคราะห์ nanocrystalline ZrB2 ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำผงมี 5.5 g/cm3 ของพื้นที่และความหนาแน่น และ 1.6 m2/g ตามลำดับ รักษาความร้อนของเจลที่อุณหภูมิสูง (1500 ° C) ผลลัพธ์ใน agglomeration ของอนุภาคหลักจึงช่วยลดพื้นที่ผิว คำนวณพื้นที่ผิว (dBET) ให้ขนาดอนุภาคของ 682 nm ในขณะที่จำนวน crystallite ZrB2 โดยประมาณจากสูตร Scherrer ถูกประมาณ 60 nm ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างขนาดของอนุภาคและ crystallite ชี้ออกการ agglomeration ผงในระหว่างการสังเคราะห์ กำหนดจำนวนคาร์บอนที่ใช้ในระหว่างการสังเคราะห์ โดยปฏิกิริยา stoichiometry คาร์บอน (น้ำหนัก 3%) ส่วนที่เหลือยังคง unreacted หลังปฏิกิริยา carbothermal อย่างไรก็ตาม นี้คาร์บอนส่วนเกินเป็นความคิดที่จะช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่ผิวระหว่างการเผาผนึกFig. 3 แสดงภาพ SEM และวิเคราะห์ EDS ของผง ZrB2 มีกระจายขนาดของผงผ่านช่วงกว้าง (1-5 µm) มีรูปร่างเหมือนเหล็ก เนื่องจากอุณหภูมิสูง ผงมีแทบ agglomerated เป็นคลัสเตอร์กับ porosity EDS วิเคราะห์แสดงสถานะขององค์ประกอบของ Zr, B, O และ C ซึ่งพิสูจน์สถานะของปริมาณคาร์บอนและออกซิเจนในผงที่ถูกสังเคราะห์ที่ 1500 ° C/2 hFig. 3 ภาพ SEM ของผง ZrB2 สังเคราะห์ที่ 1500 ° C สำหรับ 2 hรูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็นภาพนิ่ง PowerPointรูปผง ZrB2 ยการแสดง acicular เช่นโครงสร้างของ crystallites ใน Fig. 4 การกระจายของขนาด crystallite ตั้งแต่ใน 40 ถึง 70 nmFig. 4 รูปยการของผง ZrB2 สังเคราะห์ที่ 1500 ° C สำหรับ 2 hรูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็นภาพนิ่ง PowerPointโครงตาข่ายประกอบ crystallite และต้องใช้ขนาดของผงได้ มีการเปิดใช้งานเครื่องจักรกลใช้ในแห้ง และเปียกจะแสดงในตารางที่ 1 เปิดใช้งานเครื่องจักรกลเพิ่มขึ้นสายพันธุ์ในโครงสร้างผลึกในขณะที่มันลดขนาด crystallite การเรียกใช้ที่แห้งผลสีคริสตัลขนาดและโครงตาข่ายประกอบต้องใช้ของ 13 nm และ 11.1 × 10−6 ในขณะที่หน้าเปียก (เม มี Darvan 821A เป็น surfactant) เผย 16 nm และ 8.92 × 10−6 ตามลำดับ คาดว่าจะให้เปิดใช้งานเครื่องจักรกลส่งเสริมพลังงานพื้นผิวมากขึ้นที่นำไปสู่การลดอุณหภูมิการเผาผนึกตารางที่ 1 Crystallite ขนาดและโครงตาข่ายประกอบสายพันธุ์เป็นฟังก์ชันของเงื่อนไขการเปิดใช้งานสภาพแวดล้อมที่เปิดใช้งานขนาด Crystallite (nm) ต้องใช้โครงตาข่ายประกอบ (%) 11.1 แห้ง 13 × 10−6 เปียก 16 8.92 × 10−6 ตารางขนาดเต็มตาราง optionsView ใน workspaceDownload เป็น CSVทำให้พื้นผิวของตัวอย่างที่เผาได้จากผงแห้ง และเปียกจะแสดงใน Fig. 5 สภาพสีของผง — ว่าแห้ง หรือเปียกซึ่งนำไปสู่การแก้ไขในการเผาผนึกการทำงานของตัวอย่าง ตัวอย่าง (Hv = 3.9 GPa) เตรียมจากผงเปียกปลายถึง 86% ของความหนาแน่นทฤษฎีหลังจากเผาผนึกที่ 1750 ° C ขณะที่ตัวอย่างได้จากปลายแห้งผงมีเพียง 70% ของความหนาแน่นทฤษฎีหลังการเผาผนึกที่อุณหภูมิเดียวกัน ปลายแห้งผง ซึ่งมีพื้นที่ผิวสูงที่ทำให้ agglomeration หา densification ต่ำ เมื่อเพิ่ม Darvan 821 ผงเปียกปลายได้ deagglomerated Agglomeration เป็นปัญหาสำคัญในแต่ละขั้นตอนของการประมวลผง ทำให้ densification ไม่เหมือนนอกจากบรรจุภัณฑ์ต่างชนิดผง มันยังสร้างปัญหาสำคัญสำหรับเก็บกัก โดยนความ Van der Waals กองเพื่อลดพลังงานพื้นผิวของระบบ ดังนั้น การบรรลุ deagglomeration พอของอนุภาคก่อนการเผาผนึกจะออกมาร้ายแรง [20] , [21], [22] [23] และFig. 5 ภาพใน SEM ของพื้นผิวของเครื่องเคลือบ ZrB2 เผา pressureless fractured กระชับจากผงเตรียม ด้วย (ก) แห้ง และ (b) เปียกน้ำกัดรูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็นภาพนิ่ง PowerPointมีการนำเสนอผลของการเผาผนึกตัวแทน (Fe, Ni) บน densification ผง ZrB2 เจสังเคราะห์โลหะ 6 Fig. เชื่อกันว่าว่า Fe ทริกเกอร์การเผาผนึกเฟสของเหลวที่หลอมละลาย Fe กรอก porosities ตามขอบเขตของเมล็ดข้าว ที่ถูกกล่าว Fe นี้ผลในโครงสร้างรูปแบบเหมือนกัน และหนาแน่นมี 99.9% ของความหนาแน่นทฤษฎี ในทางตรงกันข้าม Ni เพิ่มตัวอย่าง ZrB2 ถึง 94.8% ของความหนาแน่นทฤษฎี ความหนาแน่นต่ำสามารถเกิดจากจุดหลอมเหลวสูงของ NiFig. 6 ต่อโครงสร้างจุลภาคของ SEM ของ ZrB2 กระชับ (ก) มี Fe และ (ข) มี Ni เผาที่ 1750 ° C สำหรับ 5 hรูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็นภาพนิ่ง PowerPointค่าความแข็งของ ZrB2 วัสดุที่อุณหภูมิห้องจะแสดงตารางที่ 2 เท่าที่เห็นจากตาราง ถึงแม้จะมีความหนาแน่นต่ำ ZrB2 กับ Ni มีค่าความแข็งสูงกว่าของ Fe ประกอบด้วย ZrB2 ค่าความแข็งต่ำ Fe ประกอบด้วย ZrB2 สามารถเกิดจากการก่อตัวของ ductile Fe ระยะตารางที่ 2 ค่าความแข็งของวัสดุ ZrB2 ที่อุณหภูมิห้องวัสดุ Hv, GPa (โหลดใต้ 9.8 N) ZrB2 – Ni 15.8±0.7 ZrB2 – Fe 14.9±1.1 ±สอดคล้องกับส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานตารางขนาดเต็มตาราง optionsView ใน workspaceDownload เป็น CSV

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ข้อมูล XRD สำหรับการรักษาความร้อนผงสารตั้งต้นที่อุณหภูมิไพโรไลซิแตกต่างกันจะแสดงในรูป 1 (-D) ที่ 1,100 องศาเซลเซียสเตตระโกน (t-ZrO2) และ monoclinic (M-ZrO2) เซอร์โคเนียขั้นตอนที่ถูกสร้างขึ้น คาร์บอนผงยังคงอสัณฐาน เมื่อที่เพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ 1200 ° C, ขั้นตอนหลักไว้; แต่จำนวนเงินที่เล็ก ๆ ของ diboride เซอร์โคเนียมปรากฏในรูปแบบซึ่งบ่งชี้ว่าปฏิกิริยาของ carbothermal แบ่งประณีตเซอร์โคเนีย / โบรอนออกไซด์ / ผสมผงคาร์บอนปรากฏเป็นผลมาจากการสลายตัวของเจลที่เป็นของแข็ง กราฟ DTA-TGA สนับสนุนการเริ่มต้นของการก่อ ZrB2 ที่อุณหภูมิที่กำหนด รูปแบบ XRD ที่ 1,400 ° C แสดงให้เห็นถึงการลดลงของความเข้มญาติของขั้นตอนออกไซด์ที่มีการเพิ่มเนื้อหา ZrB2 ZrB2 ถูกแทนที่อย่างสมบูรณ์กับเซอร์โคเนียที่ 1,500 องศาเซลเซียสซึ่งแสดงให้เห็นความสำเร็จของการเกิดปฏิกิริยา carbothermal สำหรับการก่อ ZrB2. รูป 1. ข้อมูล XRD สำหรับการรักษาความร้อนสารตั้งต้นที่เป็นของแข็งที่ (ก) 1,100 (ข) 1200 (c) 1400 และ (ง) 1,500 ° C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง. รูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็นภาพนิ่ง PowerPoint การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ ผู้นำเจลภายใต้บรรยากาศอาร์กอนแสดงในรูป 2. ยอดดูดความร้อนประมาณ 100 องศาเซลเซียสมีสาเหตุมาจากการกำจัดน้ำดูดซึมทางร่างกาย ขยายสูงสุดคายความร้อนในภูมิภาคอุณหภูมิ 200-650 องศาเซลเซียสสอดคล้องกับการกำจัดของคาร์บอนในสารตั้งต้นเจล ยอดคายความร้อนขนาดเล็กที่ 668 ° C เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของเซอร์โคเนียจากอสัณฐานไปยังรัฐผลึก การก่อตัวของเฟส ZrB2 กับปฏิกิริยาของรัฐที่มั่นคงที่ได้มาจากการลด carbothermal เริ่มต้นที่ประมาณ 1,260 ° C การสูญเสียมวลหลังจากที่ บริษัท ร่วมอุณหภูมินี้กับปฏิกิริยาของคาร์บอนกับเซอร์โคเนียและโบรอนออกไซด์ ผลลัพธ์เหล่านี้อยู่ในข้อตกลงที่ดีกับผล XRD เจลร้อนได้ถึง 1,400 องศาเซลเซียสส่งผลให้ประมาณ ~ 20% การสูญเสียน้ำหนักซึ่งจะมาพร้อมกับการกำจัดของน้ำทางร่างกายและดูดซึมสารเคมีและการสลายตัวของกรดบอริกและวัสดุคาร์บอนเช่นกรดซิตริก. รูป 2. โค้ง DTA-TG ของผงผู้นำเจล. รูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็น PowerPoint ภาพนิ่งKhanra [19] รายงานการสังเคราะห์ของคาร์ไบด์โบรอนโดยวิธีเจลโดยใช้กรดบอริกและกรดซิตริก และคณะ [9] นำเสนอปฏิกิริยาต่อไปนี้สำหรับ ZrB2 ปฏิกิริยาข้างต้นกรดบอริกแยกตัวกับน้ำและโบรอนออกไซด์โดยความร้อน คาร์บอนซิเตรตที่ได้จากที่เกิดขึ้นเป็นผลมาจากการสลายตัวซิเตรต สำหรับการทำงานนี้หลังจากการสลายตัวของสารตั้งต้นผสมประณีต nanocrystalline ออกไซด์ (ZrO2, B2O3) และผงคาร์บอนปฏิกิริยาร่วมกันเพื่อให้ผล ZrB2 ที่ปฏิกิริยาดำเนินการตลอดทั้งลด carbothermal วิธี citrate เจลจัดแสดงนิทรรศการประโยชน์จากการสังเคราะห์ ZrB2 nanocrystalline ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ. ผงมี 1.6 m2 / กรัมและ 5.5 g / cm3 ของพื้นที่ผิวและความหนาแน่นตามลำดับ รักษาความร้อนของเจลที่อุณหภูมิสูง (1,500 ° C) ส่งผลในการรวมตัวกันของอนุภาคหลักซึ่งจะช่วยลดพื้นที่ผิว พื้นที่ผิว (dBET) ให้คำนวณขนาดอนุภาค 682 นาโนเมตรในขณะที่ขนาดผลึกของ ZrB2 ประมาณจากสูตร Scherrer ได้รับประมาณ 60 นาโนเมตร ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างขนาดอนุภาคและผลึกชี้ให้เห็นการรวมตัวกันของผงในระหว่างการสังเคราะห์ ปริมาณของคาร์บอนที่ใช้ในระหว่างการสังเคราะห์จะถูกกำหนดโดยปริมาณสัมพันธ์ปฏิกิริยา ที่เหลือ (น้ำหนัก 3%) คาร์บอนยังคง unreacted หลังจากปฏิกิริยา carbothermal แต่นี้คาร์บอนส่วนเกินจะคิดที่จะให้ความช่วยเหลือในการป้องกันการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวในระหว่างการเผา. รูป 3 แสดงให้เห็นถึงภาพ SEM EDS และการวิเคราะห์ของผง ZrB2 ขนาดของผงมีการกระจายในช่วงกว้าง (1-5 ไมครอน) ที่มีรูปร่างเหมือนคัน เพราะอุณหภูมิสูง, ผงจะ agglomerated แทบจะเป็นกลุ่มที่มีความพรุน การวิเคราะห์ EDS แสดงให้เห็นการปรากฏตัวของ Zr, B, O และองค์ประกอบซีซึ่งพิสูจน์ให้เห็นการปรากฏตัวของปริมาณขนาดเล็กของคาร์บอนและออกซิเจนในผงที่ถูกสังเคราะห์ที่ 1,500 ° C / 2 ชม. รูป 3. ภาพ SEM ของผง ZrB2 สังเคราะห์ที่ 1,500 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ชั่วโมง. รูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็น PowerPoint ภาพนิ่งภาพ TEM ของผง ZrB2 แสดงเข็มเช่นโครงสร้างของ crystallites ในรูป 4. การกระจายตัวของขนาดผลึกแตกต่างกันไป 40-70 นาโนเมตร. รูป 4. ภาพ TEM ของผง ZrB2 สังเคราะห์ที่ 1,500 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ชั่วโมง. รูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็นภาพนิ่ง PowerPoint ความเครียดตาข่ายและขนาดผลึกของผงที่ได้รับกับการเปิดใช้งานการใช้เครื่องจักรกลในที่แห้งและเปียกจะแสดงในตารางที่ 1 วิศวกรรม ยืนยันการใช้งานที่เพิ่มขึ้นความเครียดในโครงสร้างผลึกในขณะที่มันลดลงขนาดผลึก ยืนยันการใช้งานที่ผลโม่แห้งขนาดคริสตัลและความเครียดตาข่าย 13 นาโนเมตรและ 11.1 × 10-6 ขณะที่โม่เปียก (เมทานอลกับ Darvan 821A เป็นแรงตึงผิว) แสดงให้เห็นว่า 16 นาโนเมตรและ 8.92 × 10-6 ตามลำดับ มันเป็นที่คาดว่าการเปิดใช้งานเครื่องจักรกลส่งเสริมพลังงานพื้นผิวอื่น ๆ ที่นำไปสู่การลดลงของอุณหภูมิการเผา. ตารางที่ 1. ขนาดผลึกและสายพันธุ์ตาข่ายเป็นหน้าที่ของสภาพยืนยันการใช้งาน. สภาพแวดล้อมการเปิดใช้งานขนาดผลึก (นาโนเมตร) สายพันธุ์ Lattice (%) แห้ง 13 × 11.1 10-6 เปียก 16 8.92 × 10-6 ตารางขนาดเต็มตาราง optionsView ใน workspaceDownload เป็น CSV พื้นผิวการแตกหักของสารตัวอย่างที่ได้จากผงแห้งและเปียกจะแสดงในรูป 5. เงื่อนไขการสีผงไม่ว่าแห้งหรือเปียกนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในพฤติกรรมการเผาของกลุ่มตัวอย่าง ตัวอย่าง (Hv = 3.9 GPA) ที่เตรียมจากผงโม่เปียกไปถึง 86% ของความหนาแน่นทางทฤษฎีหลังจากเผาที่ 1750 องศาเซลเซียสในขณะที่กลุ่มตัวอย่างที่ได้จากผงโม่แห้งมีเพียง 70% ของความหนาแน่นทางทฤษฎีหลังจากเผาในเวลาเดียวกัน อุณหภูมิ ผงแห้งข้าวสารซึ่งมีพื้นที่ผิวสูงที่ทำให้เกิดการรวมตัวกันส่งผลให้ความหนาแน่นต่ำ เมื่อนอกเหนือจาก Darvan 821, ผงโม่เปียกถูก deagglomerated การรวมตัวกันเป็นปัญหาที่สำคัญในขั้นตอนของการประมวลผลแต่ละผงทำให้เกิดการบีบอัดที่ไม่เหมือนกันนอกเหนือจากการบรรจุผงต่างกัน นอกจากนี้ยังสร้างปัญหาที่สำคัญสำหรับอนุภาคนาโนโดยกองกำลังนิยมแวนเดอร์วาลส์เพื่อลดพลังงานพื้นผิวรวมของระบบ ดังนั้นการบรรลุ deagglomeration เพียงพอของอนุภาคก่อนที่จะมีการเผาจะออกมาเป็นสำคัญ [20], [21], [22] และ [23]. รูป 5. ภาพ SEM ของพื้นผิวร้าวของความดันเซรามิก ZrB2 เผาอัดจากผงปรุงด้วย (ก) แห้งและ (ข) การกัดเปียก. รูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็นภาพนิ่ง PowerPoint ผลของตัวแทนการเผาโลหะ (Fe, Ni) บน ความหนาแน่นของเจลสังเคราะห์ผง ZrB2 จะนำเสนอในรูป 6. มีความเชื่อกันว่าเฟทริกเกอร์เผาของเหลวที่หลอมละลายเฟเติม porosities พร้อมข้าวเขตแดน ที่ถูกกล่าวว่านอกจากนี้เฟส่งผลให้โครงสร้างเครื่องแบบและมีความหนาแน่นที่มี 99.9% ของความหนาแน่นทางทฤษฎี ในทางตรงกันข้าม, Ni เพิ่มตัวอย่าง ZrB2 ถึง 94.8% ของความหนาแน่นทางทฤษฎี ความหนาแน่นต่ำสามารถนำมาประกอบกับจุดหลอมเหลวสูงของ Ni. รูป 6. จุลภาค SEM ของ ZrB2 ขนาดกะทัดรัด (ก) กับเฟและ (ข) กับ Ni เผาที่ 1750 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 5 ชม. รูป optionsDownload imageDownload ขนาดเต็มเป็น PowerPoint ภาพนิ่งค่าความแข็งของวัสดุ ZrB2 ที่อุณหภูมิห้องมีการระบุไว้ตารางที่ 2 เท่าที่เห็นจากตารางทั้งๆที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า ZrB2 กับ Ni มีค่าความแข็งสูงกว่าเฟมี ZrB2 ค่าความแข็งต่ำสำหรับเฟมี ZrB2 สามารถนำมาประกอบกับการก่อตัวของขั้นตอนเฟเหนียว. ตารางที่ 2. ค่าความแข็งของวัสดุ ZrB2 ที่อุณหภูมิห้อง. วัสดุ Hv เกรดเฉลี่ย (ภายใต้ 9.8 ยังไม่มีโหลด) ZrB2-Ni 15.8 ± 0.7 ZrB2-FE 14.9 ± 1.1 ±สอดคล้องกับค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน. ตารางขนาดเต็มoptionsView ตารางใน workspaceDownload เป็น CSV

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

วิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับถือว่าโปรตีนผงที่อุณหภูมิการเผาที่แตกต่างกันจะแสดงในรูปที่ 1 ( a ) D ) ที่ 1100 ° C , เตตระโกนอล ( t-zro2 ) และโมโนคลินิก ( m-zro2 ) เฟสเซอร์โคเนียถูกสร้างขึ้น คาร์บอนในตัวแป้งยังคงสัณฐาน . เมื่อเพิ่มอุณหภูมิ 1200 ° C , เฟสหลักยังคง อย่างไรก็ตาม จำนวนเล็ก ๆของเซอร์โคเนียม diboride ปรากฏในรูปแบบซึ่งบ่งชี้ว่า carbothermal ปฏิกิริยาแบ่งละเอียดเนีย / โบรอนออกไซด์ / คาร์บอนผสมผงที่ปรากฏเป็นผลจากการสลายตัวของของแข็ง เจล dta – TGA กราฟสนับสนุนการเริ่มต้นของการสร้าง zrb2 ที่ได้รับอุณหภูมิ วิเคราะห์แบบแผนที่ 1400 องศา C แทนการลดลงในความเข้มสัมพัทธ์ของขั้นตอนการ zrb2 ออกไซด์กับเนื้อหาzrb2 ถูกแทนที่อย่างสมบูรณ์กับเซอร์โคเนียที่ 1500 ° C ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสมบูรณ์ของการเกิดปฏิกิริยา carbothermal สำหรับ zrb2 .

รูปที่ 1
วิเคราะห์ข้อมูลสำหรับการให้การรักษาที่เป็นของแข็งใน ( ก ) ( ข ) 1100 , 1200 , 1400 ( c ) และ ( d ) 1500 ° C 2 H .

รูปที่ optionsdownload เต็ม imagedownload เป็นภาพนิ่ง
เปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเจล สารตั้งต้น ภายใต้บรรยากาศอาร์กอนจะแสดงในรูปที่ 2ดูดความร้อนสูงสุดรอบ 100 ° C จากการบำบัดร่างกายดูดซึมน้ำ ขยายสูงสุดคายความร้อนในอุณหภูมิ 200 องศา C ( 650 ) สอดคล้องกับการขจัดคาร์บอนในเจลสาร . เล็กคายความร้อนสูงสุดที่ 668 ° C ประกอบกับการเปลี่ยนแปลงของเซอร์โคเนียจากสัณฐานสถานะผลึกการก่อตัวของ zrb2 เฟสกับของแข็งปฏิกิริยาที่ได้มาจากคาร์โบเทอร์มอลรีดักชั่นเริ่มต้นที่ประมาณ 1260 องศา การสูญเสียมวลหลังจากอุณหภูมิร่วมกับปฏิกิริยาของคาร์บอนกับเซอร์โคเนียและโบรอนออกไซด์ สอดคล้องเป็นอย่างดีกับวิเคราะห์ผล เจลร้อนถึง 1400 องศา C ( ประมาณ ~ 20 เปอร์เซ็นต์ การสูญเสียน้ำหนักซึ่งมาพร้อมกับการบำบัดทางกายภาพ และทางเคมี ดูดซึมน้ำ และการสลายตัวของกรดและวัสดุที่ประกอบด้วยคาร์บอน เช่น กรดซิตริก

รูปที่ 2
dta – TG เส้นโค้งของเจลโปรตีนผง

รูป optionsdownload เต็ม imagedownload เป็นภาพนิ่ง
khanra [ 19 ] รายงานการสังเคราะห์โบรอนคาร์ไบด์โดยเจลโดยใช้กรด และกรดซิตริกเป็น

สมการ ( 3 ) 2h3bo3 → keyboard - key - name b2o3 3h2o2h3bo3 → keyboard - key - name b2o3 3h2oequation ( 4 ) c6h8o7 ⋅ H2O → keyboard - key - name 3C อิเล็ก 3coc6h8o7 ⋅ H2O → keyboard - key - name 3C อิเล็ก 3co
Speyer et al . [ 9 ] นำเสนอต่อไปนี้สำหรับการเกิดปฏิกิริยา zrb2 :

สมการ ( 5 ) ZrO2 ( s ) b2o3 ( L , G ) 5cs zrb2 → keyboard - key - name ( s ) 5co ( G ) s ( ZrO2 ) b2o3 ( L , G ) 5cs zrb2 → keyboard - key - name ( s ) 5co ( G )
ตามปฏิกิริยาข้างต้นบอริก กรดทางใจน้ำและโบรอนออกไซด์บนความร้อนซิเตรตที่ได้คาร์บอนที่เกิดขึ้นเป็นผลมาจากซิเตรตการสลายตัว งานนี้หลังจากการสลายตัวของสารผสม finely nanocrystalline ออกไซด์ ( ZrO2 , b2o3 ) และผงคาร์บอนทำปฏิกิริยากันเพื่อผลในการ zrb2 ตลอดซึ่งปฏิกิริยาคาร์โบเทอร์มอลรีดักชั่น .ซิเทรตเจลวิธีการแสดงประโยชน์ของการ zrb2 nanocrystalline ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ

ผงได้ 1.6 m2 / g และ 5.5 กรัมต่อลิตรของพื้นที่และความหนาแน่น ตามลำดับ การรักษาความร้อนของเจลที่อุณหภูมิสูง ( 1500 ° C ) ผลลัพธ์ในการเกาะของอนุภาคปฐมภูมิจึงลดพื้นที่ผิว พื้นที่ผิว ( dbet ) การคำนวณให้ขนาดอนุภาคของ 682 นาโนเมตรส่วนขนาดผลึก zrb2 คำนวณจากสูตรเชเรอร์ประมาณ 60 นาโนเมตร ความแตกต่างระหว่างอนุภาคและการรวมกันของจุดขนาดผลึกผงในการสังเคราะห์ ปริมาณที่ใช้ในการสังเคราะห์จะถูกกำหนดโดยปริมาณสัมพันธ์ปฏิกิริยา เหลือ ( น้ำหนักร้อยละ 3 ) คาร์บอนยังคงเข้าสู่หลังจากปฏิกิริยา carbothermal . อย่างไรก็ตาม