موضوع مقاله: دی‌برید زیرکونیم | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # دی‌برید زیرکونیم | مقدمه: دی‌برید زیرکونیوم (ZrB2) یک ماده سرامیکی دیرگداز با کوالانت بالا با یک ساختار کریستالی هگزاگونال است. | ## بخش 1: دی‌برید زیرکونیم | این در کنار چگالی نسبتا پایین‌اش تقریبا معادل ۶/۰۹ گرم بر سانتی متر مکعب و استحکام دمای بالای خوبش این ماده را به کاندیدایی برای کاربرد­های فضایی دمای بالا مثل سیستم های پروازی فراصوت و سیستم های انفجار موشک بدل کرده است. این ماده یک سرامیک معمول است و دارای رسانایی حرارتی و الکتریکی نسبتا بالا می‌­باشد، خواصی که با دی‌برید تیتانیوم ایزوساختار و دی‌برید هافمیوم به اشتراک می­‌گذارد. قطعات ZrB2 معمولا پرس داغ (فشار بر پودر حرارات داده شده اعمال می­شود) می­‌شوند و سپس با ماشینکاری شکل داده می­‌شوند. فرآیند زینترینگ ZrB2 به خاطر طبیعت مواد کووالانت و حضور اکسید­های سطحی که در حین زینترینگ و پیش از فشرده شدن، درشت شدگی دانه را افزایش می­‌دهند، کمی مشکل می­‌شود. زینترینگ بدون فشار ZrB2 با افزودنی­‌های زینتر همچون کاربید بور و کربن که برای افزایش نیروی محرکه زینترینگ با اکسیدهای سطحی واکنش می‌دهند، امکان پذیر است اما خواص مکانیکی در مقایسه با فرآیند پرس داغ (hot press) تنزل می‌کند.Zhang, S. doi:10.1016/j.matdes.2014.06.037 کامپوزیت های دی­‌برید زیرکونیوم تقویت شده بالا الیاف کربن چقرمگی بالایی از خود نشان می­‌دهند درحالی که کامپوزیت های دی­ برید زیرکونیوم تقویت شده با کاربید سیلیکون ترد هستند و شکست ناگهانی از خود نشان می‌­دهند. آماده سازی دی برید زیرکونیوم می‌تواند با واکنش استوکیومتری بین عناصر تشکیل دهنده اش سنتز شود که در اینجا Zr و B هستند. در دمای ۲۰۰۰ درجه کلوین تشکیل دی برید زیرکونیوم با واکنش استوکیومتری از نظر ترمودینامیکی انجام پذیر است. (SHS) این روش مزایایی به خاطر گرماده بودن واکنش دارد که حاصل از احتراق سریع و دمای بالا است. مزایای SHS شامل خلوص بالاتر محصولات سرامیکی، افزایش قابلیت زینتر پذیری و زمان فرایند کمتر می‌شود. با این وجود، نرخ های گرمایش فوق سریع می‌تواند باعث واکنش ناقص بین زیرکونیوم و بور، تشکیل اکسید پایدار زیرکونیم و بقای تخلخل‌ها شود. | ## بخش 2: دی‌برید زیرکونیم | فرآیند احیای ZrO2 و HfO2 به دی بورید های آن‌ها می‌تواند با احیاء متالوترمال ‌دست یافته شود. دماهای پایین‌تر سنتز ( ۱۶۰۰ °C) سرامیک‌های فوق دمای بالایی (UHTC) تولید می‌کند که اندازه دانه های کوچک‌تر تولید می‌کند و زینتر پذیری بهتری دارد. همچنین در صورتی که پوشش UHTC مد نظر (لازم) باشد، احیای کاربید بور می‌تواند توسط اسپری پلاسمای فعال انجام شود. فاز های ZrB2 b ZrO2 با استفاده از ولتاژ پلاسمای ۵۰ ولت و جریان ۵۰۰ آمپر تشکیل داده شدند. این مواد پوشش، توزیع یکنواخت ذرات ریز و میکروساختارهای متخلخل را از خود نشان می‌دهند که نرخ سیلان هیدروژن را افزایش می‌دهند. در دماهای بالاتر از ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد دی‌بورید‌های خالص می‌توانند از این روش به دست آیند. ‌با توجه به فقدان یا نبود برخی بور‌ها در جاهایی مثل اکسید بور، به اضافی در طول احیای گرمایی بور مورد نیاز است. این به خاطر افزایش مخلوط نظرات و عیوب شبکه لتیس است که از کاهش اندازه های ذرات ZrO2 و B بعد از فرآیند آسیاب (سایش مکانیکی) ناشی می‌شود‌. همچنین این روش در کاربردهای صنعتی خیلی مفید نیست که به خاطر نبود بور با کیفیب به عنوان اکسید بور در حین واکنش است. اگرچه که مطالعات بنیادی کمی انجام شده است روش های مبتنی بر محلول قادرند در دمای سنتز پایین پودرهای UHTC بسیار ریز ایجاد کنند. پودرهای سنتز شده اندازه کریستالیت ۲۰۰ nm و مقدار اکسیژن کم (تقریبا ۱ ٪ وزنی ) را از خود نشان دادند. | ## بخش 3: دی‌برید زیرکونیم | تهیه دی‌بورید زیرکونیوم از پیش ماده های پلیمری هم جدیداً مورد بررسی قرار گرفته است. پلیمر باید پایدار، قابل فرآوری و برای تاثیر گذاری مطلوب در واکنش حاوی بور و کربن باشد. پلیمر‌های دی‌نیتریت ساخته شده از فشرده شدن دی نیتریت با دی کربن این خواسته را انجام می‌دهند. روش رسوب دهی بخار شیمیایی ( CVD) می‌تواند برای تولید دی‌برید زیرکونیوم مورد استفاده قرار گیرد. گاز هیدروژن برای کاهش بخارهای زیرکونیم تتراکلراید و بور تری‌کلراید در دما های بیشتر از ۱۸۰۰ درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شودRandich, E. عیوب و فازهای ثانویه در دی‌برید زیرکونیوم دی برید زیرکونیم پایداری مکانیکی دمای بالایش را از انرژی های بالای عیوب اتمی به دست می‌آورد. همچنین پیوند لایه‌های بین هر لایه بسیار قوی است اما به این معنی است که سرامیک بسیار آن ایزوتروپ بوده و دارای انبساط های حرارتی مختلف در جهت <1 0 0> Z است. درکنار این که این ماده خواص دمای بالای عالی دارد این هم است که سرامیک باید فوق‌العاده با دقت تولید شود به طوری که هیچ گونه زیرکونیوم یا بور اضافی در شبکه نباشد. وگرنه‌ یک فاز با نقطه ذوب پایین تشکیل می شود که ممکن است تحت شرایط حاد شکست را شروع کند. نفوذ و استحاله در دی‌برید زیرکونیوم دی‌برید زیرکونیوم به عنوان یک ماده قابل استفاده در قسمت کنترل راکتور هسته‌ای نیز مورد تحقیق قرار گرفته است. که همان ذره آلفا در واکنش بالا است و به سرعت میان شبکه و بین لایه‌های زیرکونیوم و بور مهاجرت ‌‌می‌کند. | ## جمع‌بندی | دیگر محصول یعنی لیتیوم تقریباً در جاهای خالی بور که به وسیله استحاله بور _۱۰ تولید شده است و از شبکه نیست به دام می‌افتد.