فهرست مطالب

علم و مهندسی سرامیک - سال چهارم شماره 2 (تابستان 1394)
  • سال چهارم شماره 2 (تابستان 1394)
  • تاریخ انتشار: 1394/05/23
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سید سلمان سید افقهی، مجتبی جعفریان * صفحه 1
    در این پژوهش سنتز و بررسی خواص هگزافریت باریم آلایش شده با یون های کبالت، کروم و قلع با فرمول BaCoxCrxSnxFe12-3xO19به روش مکانوشیمیایی صورت گرفت. برای این منظور دو نمونه با مقادیر x برابر 3 /0 و 5/ 0 تهیه شد.بررسی های فازی و ساختاری به ترتیب با آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) و طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) تایید کننده تشکیل هگزافریت باریم به همراه مقدار جزئی فاز ثانویه هماتیت پس از 5 ساعت عملیات حرارتی در دمای °C 1000 بود. همچنین طبق تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورفولوژی ذرات به صورت کاملا هگزاگونال با میانگین اندازه ذرات nm650-600 بود. بر اساس پارمترهای مغناطیسی اندازه گیری شده توسط مغناطیس سنج نمونه مرتعش (VSM) هر دو نمونه بر مبنای مقدار نیروی وادارندگی،از نظر مغناطیسی نیمه سخت بوده و بیشترین میزان مغناطش اشباع در نمونه با ترکیب BaCo0.3Cr0.3Sn0.3Fe11.1O19 حاصل شد. مقادیر مغناطش اشباع (Ms) و نیروی وادارندگی (Hc) برای این ترکیب به ترتیب برابر emu/g 21 /42 و Oe 656 اندازه گیری شد.پارامترهای الکترومغناطیسی هگزافریت باریم دوپ شده با استفاده از دستگاهتجزیه و تحلیل شبکه بردار (VNA) در محدوده فرکانسی GHz 12/5-8 مورد ارزیابی قرار گرفت. طبق نتایجبیشترین میزان جذب مربوط به کامپوزیتBaCo0.5Cr0.5Sn0.5Fe10.5O19/ رزین اپوکسی با ضخامت mm 5 در فرکانس GHz 12/2 به میزان dB 15- بود.
    کلیدواژگان: هگزافریت باریم، مکانوشیمیایی، ریزساختار، خواص مغناطیسی، جذب امواج مایکروویو
  • هادی مرادی، رحیم نقی زاده *، مهری مشهدی، حمیدرضا رضایی صفحه 11
    برای بهبود خواص سینتری و مکانیکی کامپوزیت های بر پایه ZrB2 به آن SiC، MoSi2 و AlN افزوده می شود. در این تحقیق فرمولاسیون پایه حاوی ZrB2 میکرونی، SiC نانومتری (20% حجمی) و کمک سینتر MoSi2 (چهار درصد وزنی) بود که به آن مقادیر مختلف AlN ویسکری (%10-0 حجمی) افزوده شد. شکل دهی نمونه ها با پرس تک محوره و سپس پرس ایزواستایک سرد (CIP) با فشار MPa 20 انجام شد. سینتر نمونه ها در دمای C°2100 به مدت یک ساعت و با سرعت گرمایش C/min°10 در اتمسفر خلاء انجام گردید و سپس نمونه های حاصل از نظر دانسیته، تخلخل، سختی، چقرمگی، ریزساختار و آنالیز فازی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بهترین میزان درصد افزودنی AlN ویسکری در این کامپوزیت ها %5/ 7 حجمی بود که دانسیته نسبی (%96/3)، درصد تخلخل باز (%1)، میکروسختی ویکرز (GPa 18/5) و چقرمگی شکست (MPa.m1/2 4/37) در نمونه ایجاد کرد. نتایج ریز ساختاری با میکروسکوپ الکترونی (SEM+EDS) و پراش اشعه ایکس (XRD) نمایشگر ایجاد محلول جامد مابین سطوح SiC و AlN و همچنین تشکیل فاز جزئی Zr2Al3C4 در دمای سینتر بود که در بهبود خواص ذکر شده موثر می باشد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت ZrB2، SiC، سینتر بدون فشار، MoSi2، ویسکر AlN، چقرمگی
  • احسان دهقان منشادی *، حمیدرضا بهاروندی، علی علیزاده، حسن مجیدی صفحه 23
    یکی از مهم ترین کامپوزیت های زمینه فلزی، کامپوزیت W-ZrC می باشد. چرا که فاز کاربید در این کامپوزیت باعث سختی و مقاومت به خزش آن در دمای بالا شده و انعطاف پذیری تنگستن سبب مقاومت به شکست کامپوزیت می گردد. همچنین وزن این کامپوزیت نسبت به تنگستن یکپارچه به مراتب کمتر می باشد. روش های گوناگونی برای ساخت کامپوزیت W-ZrC در دنیا ارائه شده است که انتخاب نوع روش به تجهیزات و خواص مورد نیاز از کامپوزیت بستگی دارد. در این پژوهش خواص کامپوزیت W-ZrC ساخته شده از طریق زینتر واکنشی با نسبت های مولی مختلف از WC و ZrO2، مورد بررسی قرار گرفت. چرا که در این روش مواد خام ارزان تر، نیاز به تجهیزات کم تر و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است. برای این منظور پودرهای کاربید تنگستن و زیرکونیا را با دو نسبت مولی 3 به 1 و 2 به 1 توسط آسیاب سیاره ای مخلوط و سپس پودر حاصله توسط پرس تک محور شکل داده شد و در نهایت پس از پیرولیز در دمای 600 درجه سانتی گراد، نمونه ها در دمای 2200، درجه سانتی گراد در محیط خلاء زینتر شدند. آزمون XRD و تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد کامپوزیت W-ZrC در دمای 2200 درجه سانتی گراد تشکیل شده است، ولی هنوز مقداری از ترکیبات واکنش نکرده وجود دارند و مقداری از ترکیبات ناخواسته به وجود امده اند. در این روش دانسیته نسبی% 09/ 91 و % 06/ 80 به ترتیب برای نسبت مولی 3 به 1و 2 به 1 به دست آمد. همچنین مشاهده شد که با افزایش دما مدول یانگ برای هر دو نسبت مولی افزایش یافت به طوری که برای نسبت مولی 3 به 1 و 2 به1 به ترتیب مدول یانگ GPa 254 و GPa 178 به دست آمد.
    کلیدواژگان: زینتر واکنشی، کاربید تنگستن، زیرکونیا، پیرولیز، مدول یانگ، دانسیته
  • منیژه هادیان دهکردی* صفحه 33
    آجرهای بکار رفته در بنای تاریخی چغازنبیل شامل آجرهای ساده، کتیبه دار و لعاب دار و همگی متعلق به دوره عیلامی می باشند (قرن 13 پیش از میلاد). این مجموعه تاریخی در استان خوزستان واقع شده است. طیف رنگی بدنه آجرها زرد، قهوه ای، قرمز و سبز- آبی با ابعاد 10×35×35 و 8×5/37×5/37 سانتیمتر هستند. بعضی از آن ها نیز دارای چندلایه رنگی قرمز و قهوه ای بامغز سیاه می باشند. برخی از این آجرها علیرغم گذشت زمان و فرسایش محیطی همچنان از استحکام و سختی نسبتا خوبی برخوردار هستند. دما و شرایط پخت این آجرها یکی از سوالات مطرح در زمینه باستان سنجی بوده است. از طرف دیگر ساخت آجرهای جدید برای عملیات مرمتی این مجموعه به اطلاعات فنی مربوط به آجرهای تاریخی نیاز دارد. به همین دلیل پس از نمونه برداری از آجرهای مختلف تاریخی، مطالعات شیمیایی و کانی شناسی آن ها با استفاده از روش های XRD، FT-IR و تجزیه شیمیایی (شیمی تر) صورت گرفت. نتایج مطالعات نشان می دهد که وجود مقادیر کافی کانی های کلسیت و دولومیت همراه با سیلیس آمورف ریزدانه در خاک اولیه باعث تشکیل فازهای پیروکسن همچون دیوپسید در دمای پایین حدود 700 درجه سانتیگراد در برخی آجرها شده اند که استحکام و سختی بیشتر آن ها را موجب شده است. از طرف دیگر کوره های اولیه با سوخت چوب به دلیل عدم کنترل دما و شرایط اتمسفری آن ها موجب تنوع کیفیت و رنگ ناشی از محیط های اکسید و احیا در آن ها شده است. استفاده از کاه در خشت های خام علاوه بر جلوگیری از ترک خوردن بدنه های خام به هنگام خشک شدن به مغز پخت شدن آن ها کمک کرده است بااین وجود سوخت ناقص آن ها و حبس شدن ترکیبات کربنی در بعضی از بدنه ها باعث عیب «هسته سیاه» در آن ها شده است.
    کلیدواژگان: چغازنبیل، آجر، دمای پخت آجر، اکسید آهن، دولومیت، پیروکسن، کانی شناسی
  • حسام الدین محمدی، علی بیت اللهی *، حسین سرپولکی صفحه 47
    در این پژوهش الکترودهای نانو لوله ساخته شده به روش پرس پودر خشک با سطح ویژه 241/4 m2/g در فرایند یون زدایی خازنی مورد استفاده قرار گرفت. ظرفیت خازن ساخته شده با الکترولیت دارای غلظت 50mM، ولتاژ اعمالی 1/5v، 1/94 F محاسبه گردید که با توجه به وزن الکترودها، ظرفیت خازنی ویژه 9/73 F/g برای نانولوله های استفاده شده به دست آمده است. با اندازه گیری مقدار نمک جذب شده، بازده جذب الکترودهای نانو لوله کربنی استفاده شده2/5 mg/g و بازده زمانی آن 1/25 mg/g.min و همچنین بازده شارژ0/26 mg/C محاسبه گردید.درآزمونCVدر خازنی ویژه ای که در ولتاژ بیشینه اعمالی ایجادشده در حدود 12 F/g بوده است. در نتیجه آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مقدار مقاومت سری Rs= 71/11Ω و مقاومت موازی RP=233/9 Ω و ظرفیت خازن ایجادشده0/5μF بوده است.
    کلیدواژگان: یون زدایی خازنی، نانولوله کربن، الکترود درون گذر، امپدانس الکتروشیمیایی
  • پریناز تبریزیان، فرهاد گلستانی فرد *، ابراهیم قاسمی، رحیم نقی زاده صفحه 57
    ریخته گری ژلی از جمله روش های مرسوم تهیه بدنه های سرامیکی و فلزی بر پایه روش های کلوییدی است. هدف اصلی این تحقیق بررسی و ساخت بدنه های متخلخل ریخته گری ژلی سیلیسیم است. به منظور رسیدن به این هدف پارامترهای ریخته گری ژلی و رفتار رئولوژیکی دوغاب سیلیسیم در بارهای جامد مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش بار جامد سیلیسیم از30 درصد حجمی به 35 درصد حجمی ویسکوزیته دوغاب سیلیسیم به طور چشم گیری افزایش می یابد. افزایش بار جامد زمان ژلاسیون را %50 کاهش می دهد. بدنه های خام نهایی سیلیسیم به دست آمده با بار جامد30 درصد حجمی دارای 43 درصد حجمی تخلخل و MPa 19 استحکام خمشی خام است و با بار جامد 35 درصد حجمی دارای 38 درصد حجمی تخلخل وMPa 23 استحکام خمشی خام است. نتایج DTA/TG نشان داد که مواد منومری در محدوده دماییC° 600-350 از قطعه خارج می شوند. ریزساختار بدنه های به دست آمده با کمک میکروسکوپ الکترونیکی بررسی شد که نشان دهنده تخلخل های یکنواخت و در ارتباط با یکدیگر بود.
    کلیدواژگان: ریخته گری ژلی، رفتار رئولوژی، بار جامد، زمان ژلاسیون، زمان انتظار
  • خدیجه سنایی *، حمیدرضا رضایی، شمس الدین میردامادی، زهرا سادات سید رئوفی صفحه 65
    در این پژوهش، جهت افزایش زیست سازگاری، هیدروکسی آپاتیت کم کلسیم با ترکیب مشابه هیدروکسی آپاتیت های استخوانی بر روی داربست زیست تخریب پذیرMg-2wt%Znپوشش داده شد. بدین منظور، از طریق فرایندرسوب دهی الکتریکی پالسی، پوشش دهی انجام شد و مورفولوژی، ضخامت و ترکیب پوششبااستفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز عنصری و طیف نگاری اشعه مادون قرمز مورد بحث و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پوشش حاصله شاملهیدروکسی آپاتیتکم کلسیم با دو مورفولوژی سوزنیشکلوفلیکیشکل است. به علاوه آنالیز طیف سنجی مادون قرمزوطیف سنجی پراش انرژی اشعه ایکسنشان می دادعلاوه بر کلسیم، اکسیژن و فسفر، یون هایی نظیر منیزیم و کربنات در ترکیب وجود داشته است و نسبت اتمی کلسیم به فسفر بر روی هیدروکسی آپاتیت با مورفولوژی سوزنیشکلو فلیکی شکل به ترتیب 51/ 1 و 47/ 1 محاسبه گردید. ازآن جایی که هیدروکسی آپاتیت های موجود در مینرال های استخوان، شامل هیدروکسی آپاتیت های سوزنی شکل است که کاملا خالص نبوده بلکه شامل یون های Mg2+، Na+، HPO42- و CO32-است،لذا پوشش هیدروکسی آپاتیت تشکیل شده به جهت شباهت مورفولوژیکی وترکیبی به هیدروکسی آپاتیت های استخوانی بدن انسان،می توان در زمینه ای مناسب جهت رشد و چسبندگی سلول های استخوان ساز فراهم آورد و موجب تسریع فرایند التیام بافت استخوانی آسیب دیده گردد.
    کلیدواژگان: داربست منیزیمی، پوشش دهی، هیدروکسی آپاتیت کم کلسیم، روش رسوب دهی الکتریکی پالسی
|
  • Page 1
    In this study, synthesis and characterize investigation of barium hexaferrite doped with ions of cobalt, chromium and tin with the formula of BaCoxCrxSnxFe12-3xO19 was performed via mechanochemical method. For this purpose two samples were prepared with x values of 0.3 and 0.5. Phase and structural investigation by X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (FT-IR) respectively,confirm the formation of barium hexaferriteswith minor amounts of hematite as secondary phaseafter heat treatment for 5 h attemperature of 1000 °C.Also, according to scanning electron microscope images (SEM) morphology of particles was perfectly hexagonal with an average particle size 600-650 nm.Based on magnetic parameters measured by vibrating sample Magnetometer (VSM) based on the value of coercivity, both samples were magnetically semi-hardand the highest saturation magnetization was obtained for the sample with composition of BaCo0.3Cr0.3Sn0.3Fe11.1O19.The values of saturation magnetization (Ms) and the coercivity (Hc) were measured for this compound, 42.21 emu/g and 656 Oe respectively.Doped barium hexaferrite electromagnetic parameters was evaluated using a vector network analyzer (VNA) in the frequency range of 8-12.5 GHz.According to the results the maximum absorption was related to BaCo0.5Cr0.5Sn0.5Fe10.5O19/resin epoxy composite with thickness of 5 mm at the frequency of 12.2GHzwas-15 dB.
    Keywords: Barium hexaferrite, Mechanochemical, Microstructure, Magnetic properties, Microwave absorption
  • Page 11
    ZrB2 base composites containing SiC, MoSi2 and AlN have good sinterability and mechanical properties. In this study, 20 vol% nanometric SiC and 4wt% micrometric MoSi2 with different amount of AlN whiskers (0-10%vol) added to ZrB2. After mixing, composite samples were formed by cold isostatic press (CIP) with 200MPa pressure, and then samples were fired at 2100°C/1hr in Ar atmosphere with heating rate of 10°C/min. After firing bulk density, open porosity, microhardness, toughness, microstructural and phase analysis were determined. The results showed that optimum properties obtained at 7.5%vol AlN whiskers with relative density (96.3%), open porosity (1%vol), Vickers hardness (18.5 GPa) and fracture toughness (4.37 MPa.1/2). The SEM+EDS and XRD analysis showed that SiC and AlN solid solution and formation of Zr2Al3C4 phases due to probably high vapour pressure of AlN at 2100°C were promoted sintering and improvement of properties of composites.
    Keywords: ZrB2, SiC composite, pressureless sintering, MoSi2, mechanical properties, AlN whisker, toughness
  • Page 23
    W-ZrC composite is on of the most important metal matrix composites، because the carbide phase in the composite causing hardness and creep resistance at high temperatures and tungsten flexibility causing resistance to failure of composite. Such as weight of the composite is less than Integrated Tungsten. Various techniques for making composite W-ZrC in the world provided that the choice of method depends on the equipments and the needed properties of the composite. At the present work the properties of W-ZrC composites made from reaction sintering method with different molar WC and ZrO2، were studied، because in this method raw materials are cheap، requires less equipments، and economically affordable sets. In this method، WC and ZrO2 powders with a molar ratio of 3 to 1 and 2 to 1 were mixed in planetary mill. powders formed by uniaxial pressing and final stage after pyrolysis at 600°C، samples in 2200 ◦C have been sintered in a vacuum environment. the XRD pattern and SEM image indicates that the W-ZrC composite has been formed at temperature 2200°C، but some unreacted compounds still exist and some unwanted components have been created. In this method relative density of 91. 09%، and 80. 06 % obtained for the molar ratio of 3:1 and 2:1، respectively. Also it was observed that with increasing temperature، Young's modules increased as for the molar ratio of 3:1 and 2:1، Young's module 254 Gpa and 178Gpa was obtained respectively.
    Keywords: Tungsten carbide, Zirconia, pyrolysis, density
  • Page 33
    The backed bricks applied in Chogha Zanbil historical building are simple, glazed and beard with inscription types, and all are from Elamite era (13th century BC). This Elamit complex has been located in the Khuzestan province of Iran. The body colors of the bricks include yellow, brown, red and green-blue and they have the dimensions 10 cm× 35 cm× 35 cm and 8 cm× 37.5 cm× 37.5 cm. Despite, the bricks suffered environmental deteriorations over thousands of years, some of them have relative high hardness and they are still strength. The firing temperature and the baking condition of the bricks is one of the questions posed in Archaeometry. On the other hand, making the new bricks for the restoration purposes of the building requires the technical information about historical ones. Hence, after sampling the various historical bricks, chemical and mineralogical studies carried out by using XRD, FT-IR and chemical analysis (wet chemistry).The studies have shown that adequate amounts of Calcite and Dolomite with fine amorphous silica caused pyroxene phases such as Diopside at a low temperature around 700 oC in some bricks, which has made them more strength. The various color and quality of the bricks is due to lack of temperature control and atmospheric conditions in the preliminary kiln with wood fuel. The use of straw fibers in raw materials prevented cracking over drying and backing. The plant fibers also helped to back the core parts of bricks however incomplete combustion of carbon compounds and imprisonment of soot in the body, causing the defect "Black core" in them.
    Keywords: brick, firing temperature, Iron oxide, Dolomite, Pyroxene, FT, IR, XRD
  • Page 57
    Gel-casting is a novel method to fabricate ceramic and metal bodies based on colloidal process. The main goal of this study is to prepare and investigate about porous silicon bodies via gel-casting. To this end, gel-casting parameters and rheological behaviour of silicon suspensions in different amount of solid content were studied. The results show that increasing in the amount of solid content from 30vol% to 35vol% have a strong effect on the viscosity of the Si suspensions. On the other side, increasing the solid content by 5% causes 50% decreasing in the time of gelation. As a result of gel-casting, the green sample having 30vol% solid content has 43vol% porosity and 19MPa flexural strength. The sample with 35vol% solid content has 38vol% porosity and 23MPa flexural strength. Considering to the DTA/TG the polymeric materials burn out between 350-600 C°. Based on SEM analysis, the final silicon-bodies have uniform microstructures with high levels of interconnectivity porosity.
    Keywords: Gel, casting, Rheological behaviour, Solid content, Gelation time, Idle time
  • Page 65
    In this study, in order to increase biocompatibility, Ca-deficient hydroxyapatite with a compound that was similar to bone hydroxyapatites was coated on biodegradable Mg-2 wt. % Zn scaffold. To this end, preparation was performed through the electro deposition process and the thickness and chemical composition of the prepared coating was measured through scanning electron microscopy, infrared spectroscopy and elemental analysis. The results indicated that the obtained coating included low calcium hydroxyapatite with a needle-like and a flake-like morphology. In addition, the FTIR and EDS analyses showed that, in addition to calcium, oxygen, and phosphorus, other ions like magnesium and carbonate were also available in the coating. Furthermore, the atomic ratios of calcium to phosphorous (Ca/P atomic ratio) on hydroxyapatite were 1. 51 and 1. 47, using needle-like and flake-like morphology, respectively. Available hydroxyapatites in bone minerals involved needle-like ones which were not completely pure but included Mg2+، Na+، HPO42-, and CO32-. Therefore, because of morphological and compound-based similarities with hydroxyapatites of human natural bone, the prepared hydroxyapatite can provide a good condition for the growth and adhesion of bone-forming cells and hasten the healing process of damaged bone.
    Keywords: Magnesium scaffold, coating, Ca, deficient HA, Pulse electrodepositing process