فهرست مطالب

نشریه علم و مهندسی سرامیک
سال سوم شماره 1 (بهار 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/02/02
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علی بقایی*، ساسان اطرج، سعید باغشاهی، محمد مسعود محبی صفحه 1
    در این پژوهش، سازوکار تشکیل محلول جامد Fe(Mg)O.Al2O3 توسط روش هم رسوبی بررسی شد. بدین منظور محلولی از مقادیر متناظر آلومینیم کلرید شش آب (AlCl3.6H2O)، آهن (II) کلرید چهار آب (FeCl2.4H2O) و منیزیم کلرید (MgCl2) با نسبت مولی 1:1:2= Mg2+:Fe2+:Al3+ در آب مقطر با دمای oC60 تهیه و سپس با افزودن محلول (NaOH) به محلول اولیه تا رسیدن به 5/10- 5/9 pH ~ یک رسوب ژل مانند ایجاد شد. رسوب حاصل در دمای oC110 به مدت 24 ساعت خشک و بهوسیله طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) شناسایی و رفتار حرارتی آن توسط آنالیز حرارتی هم زمان (STA) مطالعه شد. برای تفسیر رفتار حرارتی، نمونه هایی در دماهای مختلف در اتمسفر هوا کلسینه و ترکیب فازی آنها توسط آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) شناسایی شد. همچنین مورفولوژی نمونه ها بهوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ارزیابی شد. نتایج نشان دادند که در دمایی حدود oC800 اسپینل آلومینات منیزیم از واکنش بین MgO و γ-Al2O3 به صورت درجا تشکیل شد. اسپینل ایجاد شده شرایط مناسبی برای تشکیل Fe(Mg)O.Al2O3 فراهم کرد و محلول جامدی بر پایه هرسینیت ((Fe،Mg)O.Al2O3) از اسپینل به وجود آمد. علاوه بر این مورفولوژی محلول جامد ایجاد شده به اسپینلی که به صورت درجا تشکیل می شود بستگی دارد و به نظر می رسد محلول های جامد با ساختار ستونی از تبدیل ذرات اسپینل شکل گرفته از واکنش MgO و γ-Al2O3 و محلول های جامد با اشکال تخته ای و هشت وجهی در اثر واکنش MgO با فاز کوراندوم α-Al2O3 ایجاد شده اند.
    کلیدواژگان: هرسینیت، سازوکار تشکیل، اسپینل، هم رسوبی، منیزیم کلرید
  • علیرضا سبلانی، علیرضا میرحبیبی*، حسین قصاعی صفحه 15
    هدف از این پژوهش، بررسی تغییرات ویسکوزیته و هدایت الکتریکی یک مینای بروسیلیکات سرب دار ویژه مس نسبت به دما است. با استفاده از نمودار دیلاتومتری دماهای Tg و Ts این مینا به ترتیب 6/478 و 9/523 درجه سانتیگراد تعیین شدند. با استفاده از رویت انحنای مینا در میکروسکوپ حرارتی دمای T1/2 برای ویسکوزیته Pa.s 55/103 استخراج گردید. با استفاده از 3 دما و ویسکوزیته مربوط به آن ها و به کمک معادله VFT، منحنی وابستگی ویسکوزیته نسبت به دما برای این مینا رسم شد. با توجه به منحنی ویسکوزیته و بررسی های میکروسکوپی شرایط بهینه پخت و دماهای مشخصه استخراج گردید. برای این مینا هدایت الکتریکی -1.cm-1Ω 8-10 در دمای 335 درجه سانتیگراد حاصل شد.
    کلیدواژگان: مینای مس، بروسیلیکات سرب دار، ویسکوزیته، هدایت الکتریکی
  • محمد علی بهره ور*، محمد مالکی شهرکی، سید محمد صادق میرغفوریان صفحه 25
    در این تحقیق برای اولین بار، افزودن اکسید مس به سیستم وریستور اکسید قلع دوپ شده با کبالت، کروم و نئوبیوم برای کاربرد ولتاژ پایین بررسی و با وریستور تجاری بر پایه اکسید روی مقایسه شد. الگوی پراش اشعه ایکس و تصاویر میکروسکوپ الکترونی در وریستور اکسید قلع نشان داد که وریستور اکسید قلع تکفاز است و اندازه دانه متوسط در آن 10 میکرومتر است در حالیکه وریستور اکسید روی چند فازی بوده و شامل اکسید روی، تیتانات روی و فاز غنی از بیسموت است و اندازه دانه متوسط آن 14 میکرومتر است. ولتاژ شکست، ضریب غیرخطی و جریان نشتی وریستور اکسید قلع به ترتیب برابر با 9/0 کیلو ولت بر سانتی متر، 35 و 7 میکرو آمپر است که نسبت به ضریب غیرخطی 24 و جریان نشتی 30 میکروآمپر در وریستور اکسید روی برای کاربرد ولتاژ پایین برتر است. مطالعه تطبیقی پدیده تباهی در این دو وریستور بیانگر عدم تباهی در وریستور اکسید قلع می باشد.
    کلیدواژگان: وریستور، اکسید قلع، اکسید روی، ولتاژ شکست پایین، ضریب غیرخطی، تباهی
  • شهرزاد اویسی*، زهرا خاکپور، محمد علی فقیهی ثانی، محمود کاظم زاده آسیابی صفحه 33
    کامپوزیت اکسید نیکل–ساماریومدوپ شده در سریا (NiO-SDC)یک ترکیب مناسب در آند پیل سوختی اکسید جامد است. در این پژوهش، ابتدا نانو پودر NiO-SDC از روش سل– ژل احتراقی و با استفاده از عامل ژل ساز اسید سیتریک بعنوان احیا کننده (سوخت)با ترکیب فازی کامپوزیت %50 NiO-%50 Ce0.8sm0.2O1.9 سنتز شد. اندازه ی بلورک پودر سنتز شده بعد از کلسینه شدن در دمای oC700برابر nm 11و سطح ویژه ی m2/g43/30اندازه گیری شد. ویژگی های پودر سنتز شده توسطآزمایش های D TA/TG، XRD،BET،SEM مورد بررسی قرار گرفت.در ادامه با استفاده از روش ریخته گری ژلی قطعات متخلخل استوانه ای شکل ازپودر نانو کامپوزیت NiO-SDCحاصل شد. برای این منظور ابتدا دوغاب پایداری در محیط آبی و با استفاده از دیسپرزنت و آگار (عامل ژل ساز) تهیه شد. در این مرحله پایداری دوغاب ها با درصد جامد مناسب برای رسیدن به قطعات سالم ریخته گری شده با کمک آزمون زتا پتانسیل و رئومتری مورد بررسی قرار گرفتند. قطعات ریخته گری شده پس از خشک شدن در دمای oC1250 به مدت 2 ساعت سینتر شدند. ترکیب فازها و ریز ساختار نمونه های سینتر شده توسط پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی گردید. همچنین برای تعیین توزیع و میزان تخلخل های قطعه از تخلخل سنجی جیوه ای استفاده شد. در نهایت نمونه های ریخته گری ژلی شده فاقد عیب از دوغاب حاوی 60 درصد وزنی جامد NiO-SDCبا چگالی بالک gr/cm326/2 و میانگین اندازه تخلخل μm7/3ساخته شد.
    کلیدواژگان: سل، ژل احتراقی، نانو کامپوزیت NiO، SDC، پیل سوختی اکسید جامد، ریخته گری ژلی، ریز ساختار
  • رضا کاوه، محمد مسعود محبی*، مریم کاری، سعید باغشاهی صفحه 43
    درطراحی مبدل ها برای کاربردهایی که هردو عملکرد محرک و سنسور را دارند، کامپوزیت های پیزوسرامیک-پلیمر نقش کلیدی را بازی می کنند. در این پژوهش، با استفاده از روش ریخته گری نواری کامپوزیت های PZT-PVDF با الگوی اتصال3-0 در کسرهای حجمی 7/0- 15/0PZT شکل داده شده و با دو سرعت خشک کردن خشک شدند. مشخصات نمونه ها با استفاده از SEM، 33dمتر و امپدانس آنالایزر مطالعه شد. با افزایش ویسکوزیته سوسپانسیون و استفاده از همزن مافوق صوت جهت پراکنده سازی ذرات PZT، کامپوزیتی بدون ته نشینی ذرات سرامیک به دست آمد. تصاویرSEM کامپوزیت خشک شده با سرعت زیاد، پراکندگی یکنواخت ذرات PZT در زمینه PVDF و برای کامپوزیت خشک شده با سرعت کم، جدایش بافترا نشان داد. اندازه گیری های ضریب بار پیزوالکتریک نشان دادکه افزایش درصد حجمی PZT و ایجاد جدایش بافت درون کامپوزیت هر دو منجر به افزایش مقدار 33d کامپوزیت می شود و بیشینه مقدار آن در کامپوزیت دارای جدایش بافت با کسر حجمی سرامیک 7/0 بدست آمد. اندازه گیری های ظرفیت خازنی نیز نشان داد که با افزایش کسر حجمی PZT ثابت دی الکتریک نسبی این کامپوزیت ها افزایش می یابد. بهینه مقدار ضریب ولتاژ پیزوالکتریک (33g) در کسر حجمی سرامیک حدود 55/0 و بیشینه مقدار ضریب شایستگی (33FOM) در محدوده اندازه گیری شده درکسر حجمی سرامیک7/0 به دست آمد.
    کلیدواژگان: پیزوالکتریسیته، پیزوکامپوزیت 3، 0، ریخته گری نواری، PZT، PVDF
  • نرجس باقری*، علیرضا باقری، محمد یگانه قطبی، احسان مرزبان راد صفحه 55
    هدف از این تحقیق بررسی رفتار الکتروشیمیایی اثر مقدار کربن اکتیو در الکترودهای تهیه شده از کامپوزیت هایکربن اکتیو/ اکسید نیکلNiO/AC))در محلول الکترولیتKOH:1Mو در سیستم سه الکترودی می باشد. چهار ترکیب مختلف از کامپوزیت ذکر شده، تهیه و رفتار ولتامتری چرخه ای آنها با کربن اکتیو مقایسه شد. همچنین با استفاده از روش گالوانواستاتیک شارژ-تخلیه، ظرفیت ویژه خازنی آنها در پنجره های پتانسیل مثبت و منفیبررسی شد. نتایج نشان داد حضور اکسید نیکل در الکترودهای کامپوزیتیکربن اکتیو/اکسید نیکلNiO/AC))، باعث افزایش پنجره پتانسیل از V/SSCE2/0 در کربن اکتیوبه حدود V/SSCE5/0 در کامپوزیت ها می شود. همچنین، با افزایش مقدارکربن، امکان استفاده از آنها در جریان های پایینکمتر می شود.کامپوزیت تهیه شده با نسبت وزنی کربن به نیکل، 426/0ظرفیت ویژهبیشتری در مقایسه با الکترودهای دیگر دارد.
    کلیدواژگان: ابرخازن، کربن اکتیو، کامپوزیت کربن، اکسید نیکل
  • خلیل خلیلی، سید یوسف احمدی بروغنی، محسن باقریان* صفحه 65
    درطی خشک شدن سرامیک ها به خاطر وجود گرادیان های رطوبت، حرارت و فشار، تنش هایی در قطعه ایجاد می شود. ایجاد و گسترش مدلی جهت توصیف فرآیند خشک کردن محیط های متخلخل و بررسی اثرات ناشی از آن شامل تنش ها و انقباضات ضروری است. در این تحقیق با در نظر گیری همزمان فرآیندهای انتقال حرارت، انتقال جرم، انتقال ممنتوم و تاثیر انقباضات، مدلی جهت ارزیابی تنش ها و انقباض ناشی از خشک شدن مخلوط اشباع خاک رس و آب به کمک اجزاء محدود ارائه شده است. با استفاده از معادلات بقای ممنتوم، تغییر شکل ها و تنش ها برای هر فاز محاسبه شده است. در این مدلفرض شده است که در مرحله اول خشک شدن، حرکت آب از داخل قطعه به سطح آن توسط قانون دارسی انجام می شود و نیروی لازم جهت این انتقال به کمک گرادیان فشار تامین می گردد.آزمایشات تجربی جهت محاسبه پارامترهای مورد نیاز مدل انجام شد. مدل به کمک اجزاء محدود حل و نتایج با منحنی های خشک شدن حاصل از آزمایشات تجربی مقایسه گردید. در این تحقیق مشخص شد که عامل اصلی انتقال رطوبت از نظر فیزیکی گرادیان فشار منافذ است.
    کلیدواژگان: خشک شدن، تغییرات ضخامت، ترک برداشتن، مدول یانگ، انتقال همزمان جرم و حرارت
|
  • Page 1
    In this research، formation mechanisms of Fe (Mg) O. Al2O3 solid solution synthesizing by co-precipitation method was investigated. To this aim، a mixed solution of corresponding amount of aluminum chloride hexahydrate (AlCl3. 6H2O)، iron (II) chloride tetrahydrate (FeCl2. 4H2O) and magnesium chloride (MgCl2) with Mg2+: Fe2+: Al3+ molar ratio of 1:1: 2 in distilled water at 60 °C was prepared. Afterward، a gelatinous precipitate was formed with excess of NaOH solution at pH 9. 5–10. 5. The produced precipitate was dried at 110 °C for 24 h and characterized by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy، while its thermal behavior was studied by simultaneous thermal analysis (STA). In order to explain the thermal behavior، different samples were calcined at different temperatures in air atmosphere، and their phase compositions were characterized by X-ray diffraction (XRD) analysis. Moreover، morphologies of samples were evaluated by scanning electron microscope (SEM). Results revealed that in-situ spinel was formed via the reaction between MgO and γ-Al2O3 at a temperature of 800ºC. The produced spinel create appropriate conditions for formation of Fe (Mg) O. Al2O3، and a solid solution based on Hercynite ((Fe،Mg) O. Al2O4) was formed. In addition، the morphology of formed solid solution depended on the in-situ spinel، and it seems that solid solutions with column structure was formed via the evolution of the spinel، forming via the reaction between MgO and γ-Al2O3، and those with tabular or octahedral shapes was formed via the reaction between MgO and α-Al2O3.
    Keywords: Hercynite, Formation mechanisms, Spinel, Co, Precipitation, Magnesium chloride
  • Page 15
    The purpose of this study is the investigation of viscosity behavior and electrical conductivity of a copper enamel based on lead borosilicate. By using the dilatometeric measurements the characteristic temperatures of Tg (log η= 1012 Pa. s) and Ts (log η= 109. 25 Pa. s) obtained for the enamel (glaze) were found 478. 6 and 523. 9 °C respectively. Hot stage microscopy observations shows half sphere condition of the enamel around 800°C which correspond to a viscosity of log η= 103. 55 Pa. s. By using of these three obtained values and VFT equation، the dependency of viscosity verses temperature is investigated. Electrical conductivity of 10-8 Ω-1. cm-1 was calculated at 335°C for the enamel.
    Keywords: Copper enamel, Viscosity, Electrical conductivity, Lead borosilicate
  • Page 25
    In the present work، the addition of CuO to the (Co، Cr، Nb) -doped SnO2 varistor systems for low voltage applications has been studied and compared with a typical ZnO-based formulation. The SEM micrographs exhibit a single phase microstructure having an average grain size of 10μm for SnO2- based varistors whereas the ZnO-based varistors show a multiphase structure with larger grains. The breakdown voltage، nonlinear coefficient، and leakage current are 0. 9kV/cm، 35، 7µA، respectively for the SnO2 based varistors which compare favorably with those of the low voltage ZnO-based varistors. A comparative study of the degradation phenomenon in the two systems indicates a superior behavior for the SnO2-based varistors.
    Keywords: varistor, tin oxide, zinc oxide, low voltage, nonlinear coefficient, degradation
  • Page 33
    The composite of Nickel Oxide-Samarium doped Ceria، NiO-SDC (Ce0. 8sm0. 2O1. 9)، is used as the solid oxide fuel cell anode. In this study، nanoparticles of NiO-SDC were synthesized through sol - gel combustion method using citric acid geling agent as a reducing agent (fuel) and metal nitrates as oxidants. The characteristics of the synthesized powder were analyzed through methods such as DTA/TG، XRD، BET and SEM. Then the porous parts (50:50 wt%) of NiO-SDC composite with open porosity of 64% were produced by gel-casting based on the help of agar gel. Agar was used due to non-toxicity and its ability in producing a strong gel. The composite was prepared as a stable suspension by combining NiO-SDC (50:50 wt%) in aqueous environment along with 3 wt% of DOLAPIX CE-64 as stabilizer and 2. 5 wt% of agar. The rheological behavior of suspension was studied through changing the percentage of the solid and the concentration of the geling agent. The optimum amount of DOLAPIX CE-64 was determined based on deposition and zeta potential. The phase composition and microstructure of sintered powder samples was studied by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Moreover، the distribution and porosity of the parts were determined through Mercury Porosimetry method.
    Keywords: sol, gel combustion, NiO, SDC, solid oxide fuel cell, gel, casting, Microstructure
  • Page 43
    In the design of transducers that have both applications in actuators and sensors، piezoceramic-polymer composites have important key roles. In this research، PZT-PVDF composites with 0-3 connectivity and volume fraction of PZT 0. 15-0. 7 were fabricated by tape casting process. The composites without sedimented ceramic particles were fabricated by increasing the suspension viscosity when an ultrasonic probe was used for dispersing PZT particles. Microstructure and characteristics of samples were studied by SEM، d33 meter and impedance analyzer respectively. SEM studies of composite dried at high drying rate showed homogenous dispersion of PZT particles in PVDF matrix and the microstructure those dried at lower drying rate was associated with texture segregation with ceramic rich areas. Piezoelectric charge coefficient measurements showed that increasing PZT content and the presence of texture segregation resulted in an increase in d33. A maximum for d33 was found at a volume fraction of 0. 7 PZT in the segregated composites. By increasing the volume fraction of PZT، the dielectric constant of the composites were increased. An optimum for piezoelectric voltage coefficient (g33) and a maximum for figure of merit (FOM33) was obtained in volume fractions of ceramic v=0. 55 and v=0. 7 respectively.
    Keywords: 0, 3 piezocomposites, tape casting, PZT, PVDF
  • Page 55
    In this research، the electrochemical characteristics of electrodes consisting of activated carbon (AC) and NiO/AC composites were investigated. All experimental were done in a three- electrode system by means of cyclic voltammetry and galvanostatic charge/discharge in 1M KOH and specific capacity was calculated in the positive and negative potentials. The cyclic voltammetric of electrodes demonstrated that presence of NiO in NiO/AC composites increase the maximum applicablepotential from 0. 2V/SSCE in carbon active to 0. 5V/SSCE in composites. Also، it was not possible to use composites with high amount of carbon at low current density. The specific capacity of compositeswith 0. 426 weightratio of AC/Ni is the best one in comparison to other compositions.
    Keywords: supercapacitor, activated carbon, Carbon, Nickel Oxide composite
  • Page 65
    Shrinkage phenomenon of ceramic materials is a complicated phenomenon. The shrinkage is involved with simultaneous changes in temperature، pressure، and moisture during drying. The current work describes a finite element model developed to simultaneously take into consideration heat and mass transfer، momentum transfer، and strain to evaluate drying-induced stresses of clay. By employing these equations it is necessary to develop a model to describe the drying process of porous media and its associated effects including stress and shrinkage for each phase. In the first phase of drying the water movement is defined by Darcy’s law، in which the water movement is due to pressure gradient. The equations of conservation of momentum، deformation and stress are calculated for each phase. Experimental tests were performed to determine the model parameters required in modeling. The model is solved by finite element and the results obtained were compared with the experimental drying curves. The experiments were performed at three different drying temperature levels، the results of which are reported.
    Keywords: Drying, Shrinkage, Crack, Young modulus, Conjugate heat, mass transfer