Mekanokimyasal işlemleme, mekanik öğütme ve
alaşımlamadır. Katı karışımların veya substansların öğütülmesi ve plastik
deformasyonu, kütle transferin hızlandırılması, bileşenlerin atomik seviyede
karıştırması ve katı reaktifler arasındaki kimyasal etkileşimin
etkinleştirilmesine yönelik işlemlerdir.
Katı bir maddenin yüksek enerji mekanik işlemlenmesi metodu
olarak mekanokimyasal işlemleme, iki ana tipe ayrılabilir; mekanik öğütme (veya
bilyalı öğütme), ve mekanik alaşımlama (veya makanokimyasal sentez). Her iki
durumda da, çeşitli planet ve jet değirmenleri veya parçalayıcılar kullanılır.
Puverizasyon (şok, şok-aşındırma veya aşındırmayla) katı
partiküllerde yapısal kusurların birikmesine, faz dönüşümlerine ve hatta
kristallerin amorflaşmasına neden olur. Mekanik aktivasyon, defekt birikimi
hızı, kaybolma hızını aştığında oluşur.
·
Mekanik alaşımlama, saf elementlerin,
bileşiklerin veya alaşımların tozlarında kütle transferi ve kimyasal etkileşim
sağlar
·
Mekanik alaşımlama, kristal veya amorf substans
elde etmeyi sağlar
·
Mekanik alaşımlama, denge koşullarında
karşılıklı çözünürlüğü ihmal edilebilir türdeki elementlerin karşılıklı katı
hal çözünürlüğünü sağlar
Mekanik öğütme, metaller, alaşımlar, intermetalikler,
seramikler ve kompozitler gibi çeşitli malzemelerin büyük miktarlarda
nanotozlarını üretmek için en etkili yöntemlerden biridir.
Mekaokimyasal sentez ile elde edilen tozların ortalama
partikül boyutu 200 nm’den 5-10 nm’ye kadardır. Örneğin, bir bilyeli değirmende
metal ve karbon tozlarının bir karışımının öğütülmesiyle TiC, ZrC, VC ve NbC
karbid nanoparçuların mekanokimyasal olarak sentezinde, 4-12 saatlik öğütme
sonrasında karbürlerin oluşmaya başlar ve 48 saat öğütme sonunda karbür partiküllerinin
boyutu 7 ± 1 nm’ye ulaşır.
Şekilde
titanyum ve grafitin toz karışımının öğütülerek TiC grainler (taneler) ve
aglomeratların SEM görüntüleri verilmiştir: Titanyum ve grafitin orijinal toz
karışımı (a) ve toz karışımın çok büyük (1 mm’ye kadar) kompozit (Ti+C)
partikülleri bir tamburlu değirmende (drum mill) üç saat öğütüldükten sonra
(b); dört saat öğütmeden sonra titanyum karbid (TiC) gelişmeye başlar, öğütme
başladıktan onbir saat sonra, 10-100 nm boyutlu TiC grainlerden (taneler) 5-8
um aglomeratlar görülmeye başlar (c); öğütmenin 200 saati sonunda TiC
grainlerin boyutu 2-3 nm ve aglomerleşmiş partiküllerin boyutu 300-400 nm’dir
(d).
Titanyum ve grafit toz karışımının öğütülerek oluşan TiC grainler
(taneler) ve aglomeratların SEM görüntüleri
