بررسی تاثیر افزودنی آهن بر سنتز Si3N4 به روش کربوترمال و نیتریداسیون از پیش سازه MCM-48 و ساکاروز

Abstract

در تحقیق حاضر نقش افزودنی آهن بر سنتز نیترید سیلیسیوم به روش کربوترمال و نیتریداسیون از پیش سازه سیلیکاتی MCM-48 و عامل کربنی ساکاروز بررسی شد. ابتدا مزوحفره سیلیکاتی سنتز گردید. سپس با استفاده از انحلال MCM-48 و ساکاروز در آب دو بار تقطیر و خشک نمودن رسوبحاصله، مخلوط های دو تایی آماده شد. جهت بررسی نقش آهن، با افزودن آهن در محدوده یک، دو و سه درصد وزنی به مخلوط فوق، سیستم های سه تایی نیز آماده گردید. سپس عملیات نیتریداسیون در دمای 1400 درجه سانتی گراد و تحت اتمسفر نیتروژن انجام شد. خواص فیزیکی و میکروساختاری پیش سازه سیلیکاتی ونمونه های تولید شده به کمک تکنیک های گوناگون مانند الگوی پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون ایزوترم جذب- واجذب نیتروژن و میکروسکوپ الکترونی عبوری مشخصه یابی شد. نتایج نشان می دهد با افزایش درصد وزنی آهن، میزان نیترید سیلیسیومحاصله افزایش می یابد که بیانگر نقش کاتالیستی این افزودنی می باشد. در واقع افزودنی آهن با تشکیل سیلیسایدهای آهن، مکان های مناسبی را جهت جوانه زنی نیترید سیلیسیوم فرآهم میآورد که سبب بهبود سینتیک واکنش نیتریداسیون می گردد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز مورفولوژی متخلخل را برای نیترید سیلیسیوم نشانمی دهد. مطالعات آزمونایزوترم جذب – واجذب نیتروژن نیز نشان می دهد، نمونه های نهایی دارای قطری کوچکتر نسبت به پیش سازه سیلیکاتی است و خصوصیات یک ماده میکرو حفره را دارا می باشد.