دانلود مقالات سرامیک

سيمان هاي كلسيم فسفاتي از جمله سراميك هاي كلسيم فسفاتي با قابليت شكل دهي هستند كه به طور وسيعي براي بازسازي آسيب هاي بافت سخت مورد استفاده قرار مي گيرند اما متاسفانه استحكام مكانيكي كم اين دسته از مواد باعث شده است كه كاربرد آنها تنها به مكان هاي بدون تنش مانند جمجمه محدود گردد. در اين تحقيق خواص مكانيكي و برخي از خواص ساختاري سيمان كلسيم فسفاتي تقويت شده با الياف شيشه اي مورد ارزيابي قرار گرفت. استحكام فشاري، تركيب فازي و ريزساختار سيمان كامپوزيتي از جمله مواردي بودند كه با تكنيك هاي مناسب مورد بررسي واقع شدند. نتايج نشان داد كه استحكام فشاري سيمان فاقد الياف 0.635 مگاپاسكال بود كه با افزودن الياف حدود 4 برابر (3.69 مگاپاسكال) افزايش يافت. چقرمگي سيمان نيز از 0.098 كيلوژول بر متر مربع براي سيمان فاقد الياف به 0.545 كيلوژول بر متر مربع براي سيمان حاوي الياف تغيير يافت. الگوي XRD نمونه هاي كامپوزيتي نگهداري شده در محلول رينگر نشان داد كه مواد واكنشگر سيمان تقريبا به هيدروكسي آپاتيت تبديل شده اند و از اين حيث تفاوت چنداني با نمونه هاي فاقد الياف ندارند. به طور كلي به نظر مي رسد استفاده از الياف شيشهاي تهيه شده به روش سلژل توانست استحكام مكانيكي و چقرمگي سيمان كلسيم فسفات را به طور قابل توجهي افزايش دهد بدون آنكه بر روي خواص سيمان تاثيرگذار باشد.

ريخته گري ژله اي روش جالبي است كه از چندي پيش بخاطر قابليتهاي زياد در توليد انواع قطعات سراميكي و بهينه سازي خواص فيزيكي و مكانيكي آنها مورد توجه خاص قرار گرفته است. در اين تحقيق، بدنه هاي آلومينايي تقويت شده توسط زيركونياي پايدار شده با اكسيد ايتريم كه در گروه سراميك هاي مكانيكي مقاوم در برابر ضربه قرار مي گيرند به روش ريخته گري ژله اي توليد شد. همچنين خواص رئولوژي دوغاب حاصل از كامپوزيت هاي آلومينا -زيركونيا با تغيير درصد وزني زيركونيا و نيز خواص مكانيكي و بررسي هاي ريزساختاري بدنه هاي توليدي در شرايط متفاوت دماي زينترينگ مورد بحث و بررسي واقع شده است.

در تحقيقات صورت گرفته قبلي، رفتار ترشوندگي كاربيد بور توسط مذاب فلزات غير فعال، Cu، Au،Sn  وAg  آلياژهاي اين عناصر با افزودني هاي واكنش دهنده Si،Ti و Al فلز فعال Fe و آلياژهاي Fe-C-B مورد ارزيابي قرار گرفته است. در مطالعه حاضر، رفتار ترشوندگي كاربيد بور توسط آلياژهاي بريزينگ دما بالا و مقاوم به خوردگي پايه- Ni مورد بررسي قرار گرفته است. بر اساس نتايج بدست آمده از تست ترشوندگي قطره ساكن و ارزيابي ميكروسكوپي SEM-EDS مشخص گرديد كه فيلرهاي مذكور به طور كلي قابليت تركردن B4C را دارا مي باشند و اين مساله به واكنش پذيري Ni با سراميك مورد نظر بر مي گردد. حضور Si در فيلر و واكنش پذيري اين عنصر با سطح كاربيد بور، نقش عمده اي را در بهبود قابليت ترشوندگي ايفا نمود. علاوه بر اين، وجودCr  در فيلر نيز باعث بهبود اين رفتار گرديد كه به نظر مي رسد بالا رفتن اكتيويته Si در مذاب در اثر حضورCr ، عامل اين تاثير مي باشد. بنابر نتايج تست ترشوندگي، براي نمونه مربوط به فيلر با بالاترين ميزان Si وCr  زاويه ترشوندگي به كوچكي 26 درجه بدست آمد.

پوشش هاي تيتانيا - آلومينا روي زير پايه سراميكي از جنس آلومينا با پايداري حرارتي تا دماي650^oC  از طريق روش سل- ژل ساخته شد. جهت تشكيل لايه از روش غوطه وري استفاده شد. سپس جهت بررسي فعاليت فوتوكاتاليستي پوشش هاي ساخته شده از تخريب رنگ مالاكيت سبز در نور فرابنفش استفاده شد. همچنين تاثير آلومينا در بهبود پايداري حرارتي پوشش هاي تيتانياي خالص بررسي شد. از آناليز پراش اشعه ايكس (XRD) براي بررسي استحاله فازي و ازتكنيك زتاسايزر جهت اندازه گيري ذرات سل استفاده شد. طبق نتايج بدست آمده از تكنيك زتاسايزر (Zeta sizer) ميانگين اندازه ذرات در سل تيتانيا 29.5 نانومتر و در سل90  (T-10A، 5.38) نانومتر است. آناليز XRD نمونه ها در دماهاي مختلف تاثير حضور آلومينا در بهبود پايداري حرارتي فاز آناتاز تيتانيا خالص به مقدار 200^oC را نشان مي دهد. طيف هاي بدست آمده از آزمايش اسپكتروسكوپي نشان دهنده فعاليت فوتوكاتاليستي خوب T-10A90 است.

در اين پژوهش پودر سراميك مغناطيسي سخت هگزافريت استرانسيم (SrO.6Fe₂O₃) با استفاده از مواد اوليه نيترات آهن،نيترات استرانسيم، اسيد سيتريك، تري متيل آمين و سرفكتانت ان دسيل تري متيل آمونيوم برمايد و به روش نوين "Surfactant-assisted sol-gel auto-combustion" سنتز گرديد و مواردي همچون ميزان تجزيه مواد آلي به اكسيدهاي فلزي پس از احتراق خود پيشرونده ژل، دماي واكنش تشكيل فاز هگزافريت استرانسيم، دماي بهينه كلسيناسيون، توزيع اندازه ذرات، مورفولوژي ذرات و اندازه دانه هاي پودر هگزافريت استرانسيم، بترتيب با استفاده از آنا ليزهاي، DTA/TGA،FTIR TEM  و  SEM،LPSA،XRD  مورد بررسي قرار گرفتند. طبق نتايج حاصل، پودر هگزافريت استرانسيم با مواد اوليه و روش مذكور در دماي كلسيناسيون800^oC  با دانه هايي در ابعاد20-50nm  توليد مي شود.

هدف از تحقيق پيش رو بررسي امكان توليد شيشه -سراميك هاي ميكا- ولاستونيت به روش سينترينگ مي باشد. اين شيشه- سراميك ها علاوه بر خاصيت ماشينكاري از استحكام نسبي خوب نيز به دليل وجود فاز ولاستونيت برخوردارند. بدين منظور دو فريت شيشه در سيستم هاي ميكا و ولاستونيت جداگانه تهيه شده و پس از آسياب شدن به نسبت هاي 30 و70 درصد وزني با هم مخلوط شدند. در بخش ديگري از اين پژوهش ميكاي بلوري پس از خردايش توسط آسياب به ميزان 30 و 70 درصد وزني به فريت ولاستونيت افزوده شد تا امكان نفوذ يون هاي منيزيم از درون شيشه ميكا بررسي شود. تركيبات تهيه شده پس از اختلاط و پرس سرد، در كوره الكتريكي بدون فشار سينتر و كريستاله شدند. ارزيابي ميزان سينترينگ توسط اندازه گيري درصد انقباض خطي و چگالي نسبي صورت گرفت. به منظور تعيين و شناسايي فازهاي كريستالي و ريز ساختار به ترتيب از آناليز اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني (SEM) استفاده شد. بررسي ريزساختار نمونه هاي سينتر شده نشان داد كه فازهاي بلورين ميكا، دايوپسايد و ولاستونيت به ترتيب مورفولوژي صفحه اي، ميله اي و ذره اي داشتند. نمونه سينتر شده شامل فازهاي كريستالي نهايي فلوگوپيت و ولاستونيت داراي بهترين خاصيت سينتر پذيري بود و به دانسيته نسبي 98% در دماي بهينه سينترش رسيد.

هدف از انجام اين پژوهش بررسي و مقايسه روش مايكروويو سينترينگ و عمليات حرارتي معمول بر ريزساختار و فازهاي تشكيل شده و نيز بررسي امكان استفاده از روش هاي نوين به جاي روش هاي سنتي رايج براي تهيه شيشه - سراميك هاي كورديريتي است. در اين كار، قطعات شيشه به دست آ مده به دو روش مايكروويو سين ترينگ و نيز روش معمول ساخت شيشه - سراميك ها عمليات حرارتي شدند. ريزساختار تركيبات به دست آمده توسط SEM نشان داد كه در روش مايكروويو، قطعه داراي ذرات بلوري كوچك تر به همراه فاز شيشه اي است كه حتي در دماهاي بالاتر نيز مقداري از اين فاز شيشه باقي مي ماند. نتايج آناليز XRD نشان داد كه فاز اصلي تشكيل شده در هنگام انجام عمليات حرارتي با هر دو روش، فاز كورديريت است، اما شدت اين فازها در دو روش متفاوت است. همچنين نتايج اندازه گيري چگالي نشان داد كه چگالي نسبي قطعات نيز در روش مايكروويو مقدار پايين تري در مقايسه با روش سنتي عمليات حرارتي شيشه سراميك ها دارد.

در اين تحقيق وريستورهاي بر پايه اكسيد قلع از پودرهاي نانوكريستاليت اكتيو شده به روش مكانيكي ساخته شد، پودرهاي نانوكريستاليت توسط اكتيواسيون پرانرژي پودر اوليه به صورت مكانيكي درنسبت گلوله به پودر و زمان اكتيواسيون مختلف تهيه شدند. سپس تاثير پارامترهاي اكتيواسيون بر دماي زينترينگ و خواص ماكروالكتريكي و ميكروالكتريكي وريستورهاي ساخته شده از پودر نانوكريستاليت، مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان داد كه افزايش انرژي اكتيواسيون سبب كاهش دماي زينترينگ شده است در حالي كه ولتاژ شكست و ضريب غيرخطي به ترتيب تا مقادير فوق العاده بالاي24kV/cm  و 45 افزايش يافته است كه ناشي از افزايش خواص ميكروالكتريكي از قبيل سد شاتكي و كاهش اندازه دانه هاي اكسيد قلع است.

در سال هاي اخير به دليل مشكلات زيست محيطي ناشي از مصرف كروميت در آجرهاي منيزيا - كروميتي، موضوع ساخت و كاربرد آجرهاي بدون كروم مطرح شده است. اولين نسل اين آجرها، آجرهاي منيزيا- اسپينلي هستند. مهمترين مشكل اين آجرها، كوتينگ پذيري نامطلوب آنها است. براي بهبود كوتينگ پذيري، مقاومت در برابر شوك حرارتي و انعطاف پذيري، امروزه ديرگدازهاي حاوي گالكسيت مطرح شده اند. گالكسيت با تركيب MnAl₂O₄ به گروه اسپينلها تعلق داشته و هدف از اين تحقيق، بررسي ساخت اسپينل گالكسيت و كاربرد آن در ديرگدازها مي باشد. گالكسيت در طبيعت در قسمت هاي غني از كربنات و تحت اشباع سيليس در رسوب منگنز يافت مي شود. به علت دشوار بودن استخراج و كم بودن منابع آن، انواع خالص اين ماده در صنعت از طريق سنتز به دست مي آيد. در فرآيندهاي صنعتي، گالكسيت از تركيب پودرهاي MnO₂ و Al₂O₃ و پخت در دماي1500^oC  حاصل مي شود. در تحقيق حاضر، ابتدا با پخت نمونه ها در دماهاي مختلف، سنتز گالكسيت مورد مطالعه قرار گرفت؛ سپس خواص مختلف گالكسيت حاصله از جمله دانسيته بالك، درصد تخلخل باز، آناليز فازي و ريزساختار آن مورد مطالعه قرار گرفت.

در اين كار پژوهشي به بررسي اثر اندازه ذرات پودر شيشه بر افزايش دانسيته نمونه هاي شيشه -سراميك ولاستونيتي در سيستم SiO₂-CaO-Na₂O-WO₃-Fe₂O₃ پرداخته شد. پودر شيشه با اندازه ذرات 3، 5، 6، 7 و 16 ميكرون مورد استفاده قرار گرفت. نتايج نشان مي دهد به كارگيري فرآيند عمليات حرارتي دو مرحله اي و سرعت گرمايش 1 در مرحله تبلور در مقايسه با فرآيند عمليات حرارتي تك مرحله اي موجب بهبود دانسيته نسبي شيشه - سراميك ولاستونيتي تا 92 درصد مي گردد. همچنين افزايش اندازه ذرات پودر شيشه منجر به افزايش دانسيته و كاهش ميزان تخلخل ميشود.

ايجاد پوشش هاي سراميكي اكسيدي بر روي زيرلايه آلومينيمي مي تواند رفتار خوردگي و استحكامي اين مواد فلزي را تا حد بسيار زيادي بهبود بخشد. پوشش هاي آلومينايي توليدي به روش پلاسماي الكتروليتي علاوه بر ويژگي هاي مناسب فوق داراي مورفولوژي منحصر به فردي هستند كه موجب اتصال بسيار مناسب لايه اكسيدي به زيرلايه مي گردد. در اين پژوهش اثر عوامل مختلف موثر بر پوشش شامل غلظت عامل افزاينده هدايت الكتروليت(KOH)  ولتاژ اعمالي به سيستم و زمان عمليات مورد بررسي قرار گرفت. نمونه ها بوسيله ميكروسكوپ الكتروني عبوري مشاهده شده و تحت آزمون هاي ضخامت سنجي، پراش اشعه ايكس و آزمون پلاريزاسيون قرار گرفتند تا شرايط بهينه توليد نمونه ها به دست آيد. نتايج نشان دادند كه اعمال پوشش در غلظتg/l 5  از KOH در ولتاژ اعمالي500 V  و به مدت 10 دقيقه مي تواند به ايجاد بهترين پوشش از نظر مورفولوژي و رفتار خوردگي و با ضخامتي تا 40 ميكرومتر منجر گردد.

جرم هاي ساخته شده با تركيبات آلومينا - آندالوزيت با توجه به ايجاد فاز مولايت از اهميت ويژه اي برخوردارند. در اين مقاله تاثير 15، 20 و 25 درصد وزني آندالوزيت در دماي پخت متفاوت بر فاكتورهايي از جمله دانسيته، تغيير طول دائمي شوك حرارتي و استحكام مكانيكي بررسي شده و سپس با آزمايشات  XRDو SEM بر روي نمونه هاي به دست آمده تاثير عوامل فوق بر ميزان و كيفيت فاز مولايت به دست آمده بررسي گرديد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد، با افزايش ميزان آندالوزيت تا حدود 20 درصد، خواص فيزيكي و حرارتي به علت ايجاد فاز مولايت بهبود يافته ولي با افزايش آن تا 25 درصد مقدار فاز شيشه افزايش يافته است.

امروزه ازتكنولوژي ساخت لايه هاي نازك بصورت گسترده در ساخت سيستم هاي ميكروالكترومكانيك (MEMS) استفاده مي شود. سراميك پيزوالكتريك تيتانات زيركونات سرب (ZPT) با فرمول Pb(Zr_x,Ti_1-x)O₃ بصورت لايه نازك به ضخامت يك ميكرون بر روي زيرلايه اي از Si/Ti/Pt و به روش كندوپاش مغناطيسي RF راسب مي شود. كاربرد لايه نازك تيتانيوم بعنوان عامل چسبنده بين لايه پلاتين و زيرلايه سيليكون مي باشد. لايه نازك پلاتين نيز بعنوان الكترود پاييني پس از عمليات پيش آنيل در جهت كريستالوگرافي (111) رشد نموده كه با آناليز XRD قابل اثبات است. انجام عمليات حرارتي آنيل نهايي بر روي مجموعه چند لايه اي سيليكون منجر به ايجاد ساختار كريستالي پروفسكيت در لايه PZT شده و با توجه به اينكه ثابت شبكه آن در جهت (111) بسيار نزديك به لايهPt(111)  مي باشد، رشد ساختار كريستالي PZT نيز در راستاي اين جهت مرجح انجام مي شود. اما در عين حال انجام عمليات آنيل نهايي، منجر به تبلور مجدد پلاتين و نيز ايجاد حفرات ريز بر روي لايه پلاتين مي شود كه متعاقب آن تخريب در لايه هاي نازك پلاتين و PZT و كاهش خواص الكتريكي PZT را در پي خواهد داشت. در اين تحقيق اثر عوامل مختلف دما و زمان آنيل بر ساختار و خواص PZT مورد بررسي قرار گرفت و مشخص گرديد كه عمليات انيل نمونه هايSi/Ti(10nm)/Pt(100nm)/PZT  در دماي 650^oC به مدت 30 دقيقه بهترين نتايج را براي خواص كريستالي و مورفولوژي سطحي PZT بدست مي آورد.

نيتريدهاي عناصر واسطه از جمله Mo₂N به دليل ساختار مزوپور به عنوان كاتاليست كاربرد دارند. در اين تحقيق با استفاده از واكنش كنترل شده دمايي (TPR) در يك راكتور، اكسيد موليبدن VI تحت جريان ثابت گاز آمونيا قرار مي گيرد.نوع فازهاي تشكيل شده در دماهاي گوناگون توسط XRD مشخص مي شود، تغييرات ريزساختاري انجام شده توسطTEM  وSEM  مورد بررسي قرار گرفته است. از نتايج XRD بر مي ايد كه در دماهاي بالاتر از600^oC  اثري از فازMoO₃  مشاهده نمي شود و پيكهاي مربوط به فاز g-Mo₂N ظاهر مي شوند. در 750^oC تنها پيكي كه مشاهده مي شود پيك مربوط به g-Mo₂-N است در تصاوير SEM مشاهده مي شود به دليل ماهيت توپوتاكتيك واكنش پودر اكسيد و نيتريد مولبدن هر دو ساختار صفحه اي شكل داشته و در واقع پودر اكسيد در تبدل به نيتريد ساختار خود را حفظ كرده است. در تصاوير TEM ساختار مزوپور نمونه ها و اندازه ذرات به وضوح قابل مشاهده است.

در كار حاضر، اثر استفاده از ضايعات شيشه اي در ساخت كاشي كف بررسي شده است. در اين پژوهش، نمونه هايي از نسبت هاي گوناگون درصد وزني ضايعات شيشه اي همراه با تركيب طراحي شده بدنه تهيه شده و پس از همگن سازي، پرس و در دماي 1160^oC پخت و ويژگي هاي آن شامل درصد جذب آب، درصد انقباض و استحكام پخت انداز هگيري شدند. پس از تعيين درصد بهينه استفاده از ضايعات شيشه اي بر اي كاهش دماي پخت و امكان صرفه جويي، نمونه ها در دماهاي 1000، 1050، 1100 و 1130 درجه سانتيگراد پخته شدند. براي بررسي فازهاي تشكيل شده در كاشي كف توليدي از آناليز پراش پرتو ايكس استفاده شد. همچنين براي بررسي رفتار حرارتي نمونه ها، از روش هاي ديلاتومتري و آناليز حرارتي همزمان (STA) استفاده شد. نتايج نشان مي دهند كه با افزايش ضايعات شيشه اي تا 4.6 درصد وزني به تركيب اوليه كاشي كف، و يژگي هاي كاشي كف به طور مطلوبي افزايش مي يابد ولي با افزايش اين مقدار، خواص مطلوب و استاندارد كاهش خواهد يافت. همچنين با استفاده از تركيب بهينه به دست آمده مي توان دماي كاري را تا 1130^oC كاهش داده و در مصرف سوخت صرفه جويي كرد.