دانلود مقالات سرامیک

بنتونيت به دليل خواص كلوئيدي و چسبندگي داراي كاربردهاي بسياري در ريخته گري به عنوان چسب ماسه ميباشد. در اين صنعت از نوع بنتونيت سديمي استفاده ميشود كه معادن آن در ايران بسيار كم و داراي ناخالصي زيادي مي باشند كه كاربرد در ريخته گري را دچار مشكل مي كند. هدف از اين پژوهش فعا ل سازي بنتونيت توسط كربنات سديم، بررسي خواص بنتونيت سديك و مقايسه آن با نوع كلسيك و بررسي اثر متغيرهاي دما، زمان و غلظت كربنات سديم است. مجموعه آزمايشات و آناليزهاي صورت گرفته شامل پراش اشعه X (XRD)، آناليز تركيب شيميايي (XRF)، آناليز افتراق حرارتي همزمان (DTA,TG) آزمايش ميزان جذب متيلن ابي (Methylen Blue) ميزان انديس تورم، استحكام تر و خشك ميباشد. نتايج نشان ميدهد استفاده از كربنات سديم به ميزان 7.75 درصد وزني خاك بنتونيت (بر مبناي خشك ) در دماي 20 درجه سانتيگراد و زمان 30 دقيقه بهترين شرايط فعال سازي بنتونيت براي دستيابي به خواص بهينه است.

عوامل موثر در ساخت لايه الكتروليت پيل سوختي اكسيد جامد از جنس YSZ توسط روش نشست الكتروفورتيكي (EPD) بر آند پيل سوختي از جنس كامپوزيت NiO-YSZ مورد بررسي قرار گرفت. ساخت زيرلايه ها توسط پرس هيدروليكي پودرهاي مخلوط شده NiO،YSZ  و نشاسته، و سپس پيش پخت آنها در دماي 1000C انجام گرفت. پس از لايه نشاني كربن بر سطح زيرلايه با هدف ايجاد رسانايي الكتريكي كه جهت انجام موفقيت آميز فرآيندEPD  لازم است، و نيز تهيه سوسپانسيوني از YSZ در مخلوط استن و اتانول متغيرهاي مهم موثر بر فرآيند همانند ولتاژ اعمالي و زمان انجام فرآيند EPD مورد بررسي قرار گرفت. در نهايت چسبندگي بين زيرلايه و پوشش، كيفيت لايه نشست داده شده، ضخامت و مورفولوژي آن، توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مشاهده و دماي مناسب زينتر با استفاده از بررسي ريزساختار پوشش توسط SEM تعيين گرديد.

در اين تحقيق از لايه نشاني الكتروفورتيكي متناوب براي نشاندن نانوذرات اكسيد تنگستن استفاده گرديد. دوغاب هايي با غلظت هاي متفاوت تهيه شد و لايه نشاني در ولتاژها و فركانس هاي مختلف بر روي الكترودهاي طلاي مجاور همديگر و به فاصله جدايش 100mm انجام گرديد. بررسي نتايج حاصل نشان داد كه با انتخاب مناسب ولتاژ و فركانس مي توان رفتار مهاجرت و نشست ذرات را كنترل نمود و ذرات را بصورت منظم و موازي در مكان هاي دلخواه قرار داد. همچنين با افزايش ولتاژ تا35V  در فركانس ثابت10KHz  ميزان نشست در بين الكترودها و بر روي سطح آنها افزايش يافته و سپس با افزايش بيشتر ولتاژ تا 50V نشست بيشتر بر روي سطح الكترودها صورت مي گيرد.

در اين تحقيق، نانوميله هاي اكسيد روي (ZnO) با استفاده از روش هيدروترمال سنتز شدند. با اعمال ميدان الكتريكي متناوب (AC) با دو فركانس متفاوت، نانوميله هاي اكسيد روي لايه نشاني شدند. لايه نشاني بر روي پايه اي شيشه اي حاوي دو الكترود طلاي موازي با فاصله حدود 100 ميكرومتر انجام شد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) نشان مي دهند كه رسوب نانوميله ها در فضاي بين الكترودها آن ها را در امتداد يكديگر قرار داده و نانوميله ها بين دو الكترود پل زده اند. همچنين در فركانس كمتر رسوب بر روي سطح دو الكترود نيز انجام گرفته است. نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه اين روش مي تواند براي رسوب نانوساختارها در مكان هاي ترجيحي جهت ساخت يك ساختار كارا مانند حسگر گاز با بهره گيري از نانوميله ها به خوبي مورد استفاده قرار گيرد.

در ميان سراميك هاي مهندسي، كاربيد بور (B₄C) داراي خواص منحصر به فرد فراواني بوده و از اين رو نياز به اتصال آن جهت مصارف گوناگون در صنايع مختلف به ويژه استراتژيك، ضروري به نظر مي رسد. در ميان روش هاي گوناگون اتصال، لحيم كاري گرم،(Brazing) با انتخاب فلز پركننده و شرايط عملياتي مناسب، ميتواند يكي از روش هاي اقتصادي و مناسب براي اين منظور تلقي گردد. از آنجا كه تحقيقات گسترده اي پيرامون لحيم كاري كاربيد بور، بررسي خواص اتصال آن و رفع موانع و مشكلات موجود صورت نگرفته است، در اين پژوهش به بررسي اتصال قطعات كاربيد بور با استفاده از روش لحيم كاري گرم تحت خلا توسط فلز پر كننده فعال پايه نقره Cusil-ABA پرداخته شده و در نهايت نيز شرايط مناسب عملياتي (دما، زمان و ضخامت فلز پر كننده) كه منجر به ايجاد بهترين اتصال ميگردد، تعيين شده است.

طيف تفرق اشعه X اكسيد اينديم آلاييده شده با قلع (ITO) آماده شده توسط روش تبخير باريكه الكتروني و عمليات حرارتي شده در دو دماي 450^oC و500^oC  توسط دو روش Warren-Averbach و Rietveld آناليز شد پارامترهاي الكتريكي و نوري نيز توسط تركيب مدل تركيب مدل تعديل شده Drude و مدل Froohi - bloomer و سپس تطابقت دادن طيف عبور اندازه گيري شده و محاسبه شده، محاسبه شد. نتايج نشان داد كه نمونه آنيل شده در دماي بالاتر هدايت الكتريكي، حاملهاي بار، پارامتر شبكه، ميكروكرنش بالاتري دارد. در حالي كه در نمونه آنيل شده در دماي پايين تر عيوب بيشتر در مرزدانه ها مي باشند و همچنين مكانيزم هدايت الكتريكي درون دانه اي مي باشد. شيفتBurstein-Moss  نيز در نمونه آنيل شده در دماي بالاتر شديدتر مي باشد و همچنين بافت و آرايش ترجيهي نمونه آنيل شده در دماي بالاتر در جهت <111> نسبت به جهت <100> افزايش يافته است.

در اين مقاله با استفاده از ارتعاشات اولتراسونيك و اعمال آن به قطعه كار در سنگ زني سراميك (Al₂O₃) مطالعه شده است. با تغيير پارامترهاي موثر در سنگ زني از قبيل عمق برش، سرعت پيشروي و فركانس ارتعاشي، ميزان زبري سطح توسط دستگاه زبري سنج اندازه گيري مي شود. سپس با استفاده از نتايج آزمايشگاهي، يك شبكه عصبي شعاعي ايجاد مي گردد. اين شبكه يك نوع شبكه عصبي مصنوعي دو لايه است كه تابع تحريك لايه پنهان آن تابع گوسي بوده و براي آموزش آن از الگوريتم هاي آموزش نظارت شده استفاده مي شود پس از آموزش شبكه عصبي شعاعي، با استفاده از آن مي توان ميزان زبري سطح در سراميك (Al₂O₃) را تحت هر شرايطي بدست آورد. از مزاياي اين روش صرفه جويي در وقت هزينه است. نتايج نشان مي دهد كه بكارگيري ارتعاشات اولتراسونيك در سنگ زني، نيروي نرمال سنگ زني و در نتيجه زبري سطح را كاهش داده و باعث افزايش كيفيت سطح مي شود. همچنين در اين روش سنگ زني استحكام سراميك سنگ زده شده نسبت به روش غير اولتراسونيك افزايش مي يابد.

در اين پژوهش، رفتار سينتيكي اكسيداسيون ايزوترم پودر AlN در دماهاي 1050، 1100 و 1150 درجه سانتيگراد به وسيله ترموگراويمتري بررسي شد. براي بيان تغييرات وزني محصولات واكنش، از كسر واكنش ( x) بر حسب زمان اكسيداسيون، استفاده شد. مدل جديدي براي سينتيك اكسيداسيون ايزوترم پودر AlN ارايه شد. بر اساس اين مدل تغييرات انرژي اكتيواسيون ظاهري معادل kJ mol 280-1 حاصل شد.

خشك كن هاي پاششي از جمله تجهيزات مهمي هستند كه در فرايند توليد اغلب سراميك هايي كه در آنها شكل دهي به كمك پرس خشك و يا نيمه خشك انجام مي شود به كار گرفته مي شوند. پروفيل هاي دمايي و رطوبت از جمله مهمترين عواملي هستند كه كاركرد خشك كن پاششي را به شدت تحت تاثير قرار داده و موجب تغيير راندمان آن مي شوند، همچنين بايد توجه نمود كه طراحي اين نوع خشك كن ها به شدت به پروفيل هاي دمايي، سرعت، رطوبت وابسته مي باشد، لذا قبل از ساخت بايد اين موارد مورد توجه قرار گيرد. ديناميك سيالات محاسباتي روشي است كه در اين تحقيق براي محاسبه پروفيل دمايي و رطوبت در داخل يك خشك كن پاششي مورد استفاده قرار گرفته و پس از مقايسه نتايج به دست آمده با داده هاي تجربي، اثرات پارامترهاي عملياتي نظير دبي تزريق خوراك، سرعت گاز ورودي، و فشار مكش خروجي بر پروفيل هاي مذكور ارزيابي گرديده است. نتايج محاسبات به وضوح نشان داد كه توزيع دما و رطوبت در محدوده مركزي خشك كن تغييرات قابل ملاحظه اي داشت و اين محدوده بسيار باريك مي باشد، اما با افزايش فاصله از مركز، دما و رطوبت به مقدار ثابتي مي رسد. نتايج حاصل از مدل سازي بيانگر اين واقعيت بوده است كه مقدار رطوبت و دما تابعي از فاصله عمودي از ورودي خوراك بوده و مقدار اين پارامترها تابعي از اندازه قطرات و توربولانسي جريان است.

آكنه هاي سراميكي موادي هستند كه در صنايع شيميايي، پتروشيمي و صنعت نفت و گاز به منظور ايجاد يك سطح تماس بين دو فاز گاز و مايع مورد استفاده قرار مي گيرند. استفاده از اين مواد در يك بستر پرشده امكان تماس بين دو فاز را فراهم آورده و در نتيجه آن انتقال جرم و حرارت بين دو فاز مايع و گاز انجام مي شود. خواص فيزيكي، شيميايي و مكانيكي آكنه هاي سراميكي از جمله مهمترين پارامترهايي است كه بايد در توليد آنها مورد توجه قرار گيرد تا علاوه بر ايجاد سطح موردنظر، از مشكلات فرايندي نظير خوردگي، افت فشار و طغيان جلوگيري گردد. لذا در اين تحقيق نقش اثر بايندرها بر فرايند شكل دهي آكنه هاي سراميكي به منظور افزايش قابليت اطمينان آنها مورد بررسي قرار گرفته است. در ابتداي تحقيق آكنه به كمك فرايند اكستروژن در حضور مقادير مختلفي از بايندرها به صورت حلقه هاي راشينگ شكل داده شده و سپس خواص فيزيكي -مكانيكي آنها ارزيابي شده است. بعد از فرايند شكل دهي خواص فيزيكي -مكانيكي آكنه هاي سينتر شده مطالعه و بهترين تركيب درصد براي نيل به هر كدام از موارد ذكر شده است. نتايج آماري نشان داده است كه بايندرها نقش قابل توجهي در خواص محصول نهايي دارند.

در تحقيق حاضر، فرايند پرس گرم نانو پودر اكسيد روي و اثر اين فرايند بر روي رشد دانه ها و چگالي بررسي مي شود. مواد اوليه در اين تحقيق نانو پودر اكسيد روي مي باشد كه اين پودر در درجه حرارتهاي مختلف در فشار 50 مگا پاسكال پرس گرم شد و اثر اين فرايند بر چگالي و رشد نهايي دانه ها بررسي شد. براي مقايسه اين روش با ديگر رو شها يك نمونه از نانو پودر، سينتر معمولي و يك نمونه سينتر دو مرحله اي شد و نتايج حاصل در پايان با يكديگر مقايسه شدند. نتايج نشان مي دهد كه بالاترين چگالي در روش پرس گرم در دماي850^oC  بدست مي آيد به طوري كه چگالي بدست آمده درپرس گرم، تف جوشي دو مرحله اي و سينترينك معمولي به ترتيب برابر 99 و 98.3 و 97 درصد چگالي تئوري مي باشند. مشاهدات ميكروسكوپ الكتروني نشان مي دهد كه رشد دانه ها با افزايش درجه حرارت در روش پرس گرم مانند تف جوشي معمولي رفتار سهمي گونه اي نشان مي دهد اما شدت رشد دانه ها در مراحل پاياني سينتر در پرس گرم نسبت به سينتر معمولي بسيار كمتر مي باشد. هرچند كوچكترين اندازه دانه ها مربوط به سينتر دو مرحله اي مي باشد اما زمان طولاني سينتر و چگالش كمتر اين روش نسبت به پرس گرم از عوامل محدود كننده اين روش مي باشند. بنابراين مي توان نتيجه گيري كرد كه روش پرس گرم روش بسيار موثري براي كنترل ريز ساختار و رسيدن به چگالي هاي بالا در زمان هاي كوتاه و دماي هاي پايين سينتر مي باشد.

پوشش سد حرارتي (TBC) بر پا يه زيركونيا كه بر روي پره توربين هاي گازي ايجاد مي شوند داراي هدايت حرارتي كمي بوده و با كاربرد آن امكان افزايش دماي احتراق و در نتيجه افزايش قدرت و راندمان توربين هاي گازي به منظور توليد انرژي بيشتر را فراهم ساخته بدون آنكه دماي سطح زيرلايه افزايش يابد. يكي از عوامل عمده تخريب پوشش هاي سد حرارتي (TBC) ناشي از خوردگي داغ در طي سيكل هاي حرارتي مي باشد. دو نوع پوشش TBC به روش پلاسما اسپري ايجاد گرديد TBC معمولي (YSZ) و كامپوزيت لايه اي (YSZ/Al₂O₃) كه در آن بر روي پوشش YSZ لايه متراكم Al₂O₃ ايجاد شد. آزمايشات خوردگي داغ بر روي پوشش هاي مذكور با استفاده از نمك (Na₂SO₄+V₂O₅) در دماي1050^oC  و بمدت 40 ساعت انجام گرديد. جدايش و شكست در پوشش هاي TBC معمولي رخ داد ولي در نوع كامپوزيتي فقط لايه فوقاني Al₂O₃ دچار تخريب شد و لايه YSZ بدون آثا ر تخر يبي باقي ماند. آزمايشات EDS،SEM  و XRD از سطح خارجي و مقطع پوشش هاي مذكور نشان داد كه تشكيل فاز ناپايدار زيركونياي منوك لينيك و كريستال هاي YVO₄ در طي خوردگي داغ از عوامل اصلي تخريب مي باشند ولي در مورد كامپوزيت لا يه اي YSZ/Al₂O₃ عوامل مخرب مذكور تا حد قابل ملاحظه اي كاهش يافتند.

در پژوهش حاضر پودر هيدروكسيد نيكل از طريق محلول كمپلكس نيكل - آمونيا به دو روش تهيه شد: روش هاي حرارتي و رقيق سازي. پودر حاصل از نظر شكل، اندازه و درصد نيكل توسط روش هاي SEM،XRD  و ICP مشخصه يابي و سپس مقايسه گرديد. بررسي ها نشان داد كه هيدروكسيد نيكل به د ست آمده از روش حرارت دهي داراي ذرات نسبتا ريزتري مي باشد. از سو ي ديگر ذرات هيدروكسيد نيكل به دست آمده از روش رقيق سازي، پولكي شكل و در روش حرارتي ورقه اي است. به طور كلي مي توان نتيجه گرفت كه هر يك از دو روش رقيق سازي و حرارتي، امكان كنترل شكل و اندازه ذرات ويژه اي را در فرآيند رسوب دهي هيدروكسيد نيكل فراهم مي نمايند.

با توجه به كاربرد موثر بنتونيت هاي فعال شده در فرا يند رنگبري روغن نباتي فعال سازي اسيدي بنتونيتهاي قره نار و ... حاجي بچه در منطقه زنجان بوسيله اسيدسولفوريك مورد ارزيابي و مقايسه قرار گرفت. بنتونيت هاي مورد نظر حاوي مونت موريلونيت به عنوان اصلي ترين كاني و كلسيم به عنوان اصلي ترين كاتيون تعويض پذير مي باشد. در اين كار پژوهشي باتوجه به اينكه تركيبات كانه اي اين دو بنتونيت تقريبا مشابه به نظر مي رسيد، رفتار متفاوتي را طي فرآيند فعال سازي از خود بروز دادند. اين تغييرات بيشتر در خروج كاتيون هاي لايه اكتاهدرال از ساختار آن ها قابل مشاهده بود. به طوري كه در مورد بنتونيت قره ناز با افزايش غلظت اسيد تا 3 نرمال خروج ا ين كاتيون ها افزايش و سپس تقريبا ثابت مي ماند، در صورتي كه درمورد بنتونيت حاجي بچه افز ايش مقدار كاتيون ها تا 5 نرمال ادامه داشته و پس از آن كاهش مي يابد. مطالعات XRD نشان داد كه ساختار بنتونيت حاجي بچه در اثر فعال سازي اسيدي بيشتر دچار تخريب جزيي مي شود. همچنين درمورد بنتونيت قره ناز، تشكيل تدريجي فاز ژيپس مشاهده شد. در صورتي كه در مورد بنتونيت حاجي بچه اين گونه نبود. مطالعات رنگبري روغن توسط بنتونيت هاي فعال شده نشان داد كه حداكثر ميزان رنگبري درمورد بنتونيت قره ناز در غلظت 3 نرمال و درمورد حاجي بچه در غلظت 5 نرمال اتفاق مي افتد.

در اين پژوهش سعي شد با افزودن شيشه زيست فعال SiO₂-CaO-MgO-P₂O₅ (تهيه شده به روش سل -ژل) به زمينه بتاتري كلسيم فسفات، خواص مكانيكي، فيزيكو شيميايي و ريز ساختار كامپوزيت حاصل در مقا يسه با بتاتري كلسيم فسفات به عنوان نمونه كنترل در سه دماي 1200^oC، 1100^oC و1200^oC  بررسي شود. در ابتدا مشخصات شيشه بيواكتيو و پودر تري كلسيم فسفات سنتز شده توسط آزمايش هاي STA،  XRDو FT-IR مورد ارزيابي قرارگرفت. سپس با انجام XRD و اندازه گيري هاي استحكام خمشي و چقرمگي شكست، آناليز فازي و خواص مكانيكي كامپوزيت ها و نمونه كنترل بررسي شد. ريز ساخت ارسطح مقطع شكست نمونه ها نيز بوسيله تصاوير SEM مورد مطالعه قرار گرفت. سپس با نگهداري نمونه ها در محلول SBF، مقدار رهايش يون كلسيم اندازه گيري و ميزان خاصيت بيواكتيويته با بررسي ريزساختار نمونه هاي غوطه ور شده توسط SEM بررسي شد. نتايج نشان داد كه كامپوزيت ها در دماي 1200^oC خواص مكانيكي بهتري نسبت به نمونه بتاتري كلسيم فسفات نشان مي دهند. همچنين خاصيت بيواكتيويته كامپوزيت ها بيشتر از نمونه بتاتري كلسيم فسفات است.