احیاء مکانوشیمیایی اکسید کبالت با آلومینیوم و کربن و بررسی تأثیر پارامترهای آسیاکاری در تولید پودر کامپوزیتی Co-Al2O3

در این پژوهش تولید کامپوزیت کبالت-آلومینا به صورت درجا و به کمک فرآیند احیاء مکانوشیمیایی از ماده اولیه اکسید کبالت در حضور عوامل احیاء کننده آلومینیوم و کربن مورد بررسی قرار گرفت، به طوری که از گرمای آزاد شده در طی واکنش آلومینوترمی جهت فعال‌سازی واکنش کربوترمی استفاده شد. در این راستا مخلوط پودری ‌-Co3O4-Al-C در یک دستگاه آسیای گلوله‌ای پر انرژی (fast mill) تحت فرآیند آسیاکاری قرار گرفت و همچنین تأثیر پارامتر‌های مختلف از جمله سرعت، زمان و نسبت گلوله به پودر‌ بر محصول تولیدی نهایی مورد بررسی قرار گرفت. پودر‌های آسیاکاری شده تحت آنالیز پراش پرتو اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) قرار گرفتند. با توجه به نتایج آنالیز XRD و نقشه توزیع عناصر بعد از دوازده ساعت آسیاکاری واکنش احیاء به صورت کامل رخ داد و در نتیجة آن پیک‌های متناظر با فاز کبالت و آلومینا در الگوی پراش به‌دست آمده ظاهر و کامپوزیت Co-33 wt% Al2O3 تولید شده است. افزایش زمان آسیاکاری از دوازده تا سی و شش ساعت منجر به کاهش اندازة کریستالیت‌های فاز کبالت و آلومینا به ترتیب تا 9 و 20.3 نانومتر شد. از سوی دیگر با افزایش سرعت آسیاکاری از 350 تا 450 دور بر دقیقه توزیع اندازه ذرات یکنواخت‌تر شده و اندازه آگلومره‌های ایجاد شده در مخلوط پودری کاهش یافت. همچنین با توجه به تصاویر SEM، افزایش نسبت گلوله به پودر از 15:1 تا 40:1 منجر به کاهش متوسط اندازة ذرات به زیر یک میکرومتر و توزیع یکنواخت‌تر فاز تقویت کننده آلومینا در زمینه کبالت شده است.