مطالعه انبساط حرارتی و پایداری حرارتی وانادیم دی بورید نانوکریستالی با استفاده از پراش سنجی پرتو ایکس دمای بالا

High-Temperature X-ray Diffraction Study of the Thermal Expansion and Stability of Nanocrystalline VB2

چکیده

انبساط حرارتی پودرهای میکرو و نانوکریستالی وانادیم دی بورید (VB2) با استفاده از روش پراش سنجی پرتو ایکس دمای بالا در محدوده دمایی ۳۰۰ تا ۱۴۷۳ کلوین مورد بررسی قرار گرفت. ضریب انبساط حرارتی (TEC) مربوط به VB2 نانوکریستالی برای اولین بار در محدوده دمایی ۳۰۰ تا ۱۴۷۳ کلوین تعیین شد و نشان داده شد که به صورت خطی با دما تغییر می کند. مقدار TEC مربوط به VB2 نانوکریستالی بیشتر از حالت میکروکریستالی آن برآورد شد که این امر را می توان به ارتعاشات غیرهارمونیک بزرگتر در حالت نانوکریستالی نسبت داد.

نشان داده شده که انبساط حرارتی VB2 نانوکریستالی به صورت انیزوتروپیک بوده، یعنی TEC مربوط به محور c از ماده بیشتر از TEC مربوط به محور a است که به دلیل انیزوترپی موجود در استحکام پیوند در جهت محورهای سلول واحد از نوع هگزاگونال است. زمانی که دما افزایش می یابد، تمایز بین مقادیر TEC مربوط به محورهای مختلف از جهت های کریستالوگرافی VB2 نانوکریستالی کاهش می یابد که این امر بیانگر پیوندهای کووالانسی B-B در لایه های بوریدی VB2 نانوکریستالی است که به تدریج با افزایش دما، ضعیف تر میشوند. در دماهای بالاتر تا ۱۲۷۳K، اندازه کریستالیت مربوط به VB2 نانوکریستالی در بازه ۱۰ تا ۱۲ نانومتر ثابت باقی می ماند.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The thermal expansion of nano- and microcrystalline VB2 powders has been studied by high-temperature X-ray diffraction in the temperature range 300–۱۴۷۳ K. The thermal expansion coefficient (TEC) of nanocrystalline VB2 has been determined for the first time in the temperature range 300–۱۴۷۳ K and shown to vary linearly with temperature. The TEC of nanocrystalline VB2 has been shown to exceed that of its microcrystalline analog, which is attributable to the larger anharmonicity of atomic vibrations in the nanocrystals. The thermal expansion of nanocrystalline VB2 has been shown to be anisotropic: the c-axis TEC of the material exceeds its a-axis TEC, which is due to the anisotropy in bond strength along the axes of its hexagonal unit cell. As the temperature is raised, the distinction between the TECs along the crystallographic axes of nanocrystalline VB2 decreases, indicating that the B–B covalent bonds in the boride layers of nanocrystalline VB2 become weaker with increasing temperature. At temperatures of up to 1273 K, the crystallite size of nanocrystalline VB2 remains constant at 10–۱۲ nm