فهرست مطالب

علم و مهندسی سرامیک - سال چهارم شماره 4 (زمستان 1394)
  • سال چهارم شماره 4 (زمستان 1394)
  • تاریخ انتشار: 1395/01/19
  • تعداد عناوین: 7
|
  • گلسا موسوی، رسول صراف ماموری صفحات 1-10
    هدف از این پژوهش بررسی تاثیر هم زمان متغیرهای گوناگون، بر سنتز نانو ذرات هیدروکسید کلسیم (Ca(OH)2)، به روش رسوب دهی با استفاده از روش طراحی آزمایش ترکیب مرکزی بود. مواد اولیه مورد استفاده در این پژوهش شامل نیترات کلسیم (Ca(NO3)2.4H2O)، هیدروکسید سدیم (NaOH)، و نیز آب و الکل به منظور انحلال این دو پودر انتخاب شد. به منظور یافتن شرایط بهینه، جهت دستیابی به ذراتی در اندازه ی نانومتری، روش طراحی آزمایش ترکیب مرکزی با استفاده از سه متغیر دما، نسبت واکنش دهنده ها و درصد الکل در پنج سطح مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از این روش طراحی آزمایش و به کمک نرم افزازDesign Expert ، جدول مربوط به انجام 20 آزمایش طراحی شد. نرم افزار Design Expert به این منظور توسعه یافته است تا به کاربر در طراحی و تفسیر یک آزمایش چند متغیری کمک کند. در این جدول کمینه و بیشینه ی دما به ترتیب برابر 25 و 85 درجه سانتی گراد، کمینه و بیشینه نسبت مواد اولیه به ترتیب برابر 5/0 و 5/1 و کمینه و بیشینه درصد الکل به ترتیب برابر صفر تا 100% در نظر گرفته شد. سپس هیدروکسید کلسیم با استفاده از واکنش دو ماده ی اولیه در محیطی شامل آب و الکل سنتز شد. در انتها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش پرتوی ایکس، نرم افزار AxioVision و نیز با کمک نرم افزارDesign Expert سنتز نانوذرات هیدروکسید کلسیم تایید و تاثیر پارامترهای مختلف بر سنتز این ماده بررسی شد.
    کلیدواژگان: نانوذرات، هیدروکسید کلسیم، سنتز شیمیایی، طراحی آزمایش CCD
  • اویس نکیسا، محمد باوندوندچالی، حامد صمدی صفحات 11-24
    درپژوهش حاضر اثر فعال سازی مکانیکی بر رفتار سنتز احتراقی پودر کامپوزیتی Al2O3-B4Cدر ماکروویو با استفاده از مواد اولیه پودر فلز Al، گرافیت و اسید بوریک مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان داد که برای انجام واکنش های گرمازا به منظور سنتز احتراقی کامپوزیت سرامیکی Al2O3-B4C، انجام فرآیند پیش فعال سازی مکانیکی نقش بسزایی دارد. فرآیند پیش فعال سازی مکانیکی توانایی کاهش دمای انجام واکنش ها و افزایش شدت واکنش ها را بهمراه داشته و اثر بسیار محسوسی بر مکانیزم انجام واکنش ها در سنتز احتراقی دارد، بگونه ایکه پس از 20 ساعت پیش فعال سازی، عملیات سنتز در ماکروویو به طور کامل طی مدت زمان 12 ثانیه انجام شد. این در حالیست که این فرآیند در کوره حداقل به 60 دقیقه زمان نیاز دارد که نشان از ارزش بالای استفاده از انرژی ماکروویو برای سنتز احتراقی دارد.
    کلیدواژگان: سنتز احتراقی، کامپوزیت، Al2O3، B4C، ماکروویو، فعال سازی مکانیکی
  • مجید طاووسی، عباس حسینخانی، علی قاسمی صفحات 25-38
    هدف از انجام این پژوهش، بررسی مشخصه های مؤثر در ساخت پنجره های مادون قرمز از جنس شیشه ی کالکوژنیدی Ge33As12Se55میباشد .در این رابطه ترکیب شیشه ی مورد نظر با نسبت اتمی مناس تحت شرایط مختلف در داخل کپسوله های کوارتز، ذوب و ریختهگری گردید . فرایند ذوب در محدوده ی دمایی 750 الی 950 درجهی سانتیگراد به مدت زمانهای مختلف انجام و سرمایش مذاب در محیطهای خنک کننده ی متفاوت صورت پذیرفت .بررسیهای ساختاری، فازی و نوری نمونههای حاصل توسط پراش سنج پرتوایکس (XRD ) میکروسکوپ الکترونی روبشی( SEM )و آزمون طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) انجام شد .
    نتایج حاصل حاکی از آن بود که دمای ذوب و نوع محیط خنک کننده تأثیر قابل توجهی بر خواص محصول نهایی داشته و بهترین شرایط نمونه از نظر سلامت قطعهی شیشهای و کیفیت عبور نور در آن، با سرمایش مذاب از دمای ذوب950 درجه ی سانتی گراد در حمام نمکی یادمای 220 درجه ی سانتی گراد قابل حصول است .
    انجام فرایند خالص سازی تحت خلاء، تأثیری بر باندهای جذب اکسیدی نداشته و از میان گاززداهای مختلف، منیزیم از بالاترین نقش در حذف باندهای جذب اکسیدی موجود طیف عبور نمونههای حاصل، برخوردار است.
    کلیدواژگان: شیشه های کالکوژنیدی، پنجره های مادون قرمز، باندهای جذب
  • مرجان اکبرپور، تورج عبادزاده، سارا بنی جمالی صفحات 39-52
    سرامیک های دی الکتریک به دلیل تنوع در ترکیب و داشتن ویژگی های دی الکتریک منطبق با نیازمندی های صنعت الکترونیک و ارتباطات بیسیم به شدت مورد توجه واقع شده اند. از جمله این سرامیک ها، می توان به کامپوزیت های سرامیکی اشاره کرد که با ارائه ویژگی های دی الکتریک مطلوب در محدوده فرکانس امواج مایکروویو و با داشتن یک فاز سرامیکی دی الکتریک و یک فاز شیشه به عنوان کمک زینتر در فناوری پخت همزمان کم دمای سرامیک ها مورد استفاده قرار گرفته اند. پژوهش حاضر بر مبنای ساخت کامپوزیت های دی الکتریک از میکروذرات مولایت و شیشه ZBS (ZnO-B2O3-SiO2) جهت کاربرد به عنوان زیرپایه دی الکتریک در فناوری مذکور استوار است. در این راستا ابتدا کامپوزیت هایی حاوی مقادیر مختلف مولایت و شیشه ZBS تهیه شد و با توجه به ارزیابی رفتار زینترپذیری در دمای oC950، کامپوزیت حاوی 50 درصد حجمی شیشه به عنوان ترکیب بهینه به لحاظ رفتار زینترپذیری انتخاب و بررسی بیشتر بر این کامپوزیت متمرکز شد. با بررسی رفتار حرارتی کامپوزیت بهینه به هنگام زینتر و بر اساس نتایج آزمون پراش پرتوهای ایکس و آزمون حرارتی افتراقی، چنین نتیجه گرفته شد که مولایت در دمای oC880 با فاز شیشه وارد واکنش می شود. محصول این واکنش فاز گانیت (ZnO.Al2O3) است که با توجه به بررسی های ریزساختاری با مورفولوژی منشوری شکل توزیع یکنواختی در بستر شیشه زمینه دارد. بررسی ویژگی های دی الکتریک با استفاده از دستگاه پردازشگر شبکه حاکی از آن بود که کامپوزیت بهینه دارای فرکانس تشدید در محدوده امواج مایکروویو است و با داشتن نفوذپذیری دی الکتریک 5/4 و فاکتور کیفیت GHz4704، با نیازمندی های فناوری هدف همخوانی دارد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، مولایت، شیشه، تبلور، ویژگی های دی الکتریک
  • راضیه حیاتی، محمدعلی بهره ور، تورج عبادزاده صفحات 53-66
    در این پژوهش رفتار الکتروتنگش پیزوسرامیک های بدون سرب (Ba0.8Ca0.2)(Ti0.7Zr0.3)O3 که با استفاده از روش زینتر حالت جامد تهیه شدند، بررسی شد. این سرامیک ها درمحدوده ی دمایی °C1550-1350 به مدت 4 ساعت زینتر شدند و نقش دمای زینتر بر رفتار الکتروتنگش آن ها مطالعه شد. فازهای بلوری و ریزساختار نمونه ها با استفاده از روش های پراش اشعه ی X (XRD) و میکروسکوب الکترونی (SEM) مطالعه شدند و از اندازه گیری منحنی های هیسترزیس کرنش-میدان و قطبش-میدان در دماهای مختلف برای محاسبه ی ضرایب الکتروتنگش استفاده شد. بر اساس نتایج بدست آمده، برای نمونه ی زینتر شده در دمای °C1350 با داشتن کرنش موثر بیشتر و قطبش باقی مانده ی کمتر در دمای اندازه گیری °C100 (بالاتر از دمای کوری) بزرگترین ضرایب الکتروتنگش m4/C2 058/0=Q33 و m2/V216-10×1/6 M33= حاصل شد که از مقادیرگزارش شده برای ترکیب BZT-50BCT در سایر مقالات بزرگتر بوده و این ترکیب را قابل رقابت با انواع ترکیب های الکتروتنگشی بر پایه ی سرب می نماید.
    کلیدواژگان: پیزوسرامیک، BZT، 50BCT، زینتر، خواص فروالکتریک، الکتروتنگش
  • مرنضی دستجردی، سید محمد زانیار ابراهیمی، عارف قنبری، مسعود سکاکی، محمد شیخ شاب بافقی صفحات 67-78
    هدف از این پژوهش سنتز کاربید تیتانیوم با خلوص بالا از طریق فرآیند سنتز احتراقی خود پیش رونده فعال شده با موج ماکروویو است. بدین منظور مخلوط پودرهای اکسید تیتانیوم، منیزیم و کربن در یک اجاق ماکروویو خانگی حرارت داده شدند. محصول تولیدی توسط دستگاه پراش اشعه X و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد آنالیز قرار گرفت. با بررسی نتایج، مشخص شد که واکنش موجود در سیستم از نوع احتراقی بوده و منجر به سنتز کامپوزیت TiC-MgO گردیده است. خالص سازی محصول، طی فرآیند اسیدشویی در HCl رقیق انجام و TiC خالص به دست آمد. در کلیه مراحل این پژوهش، از نتایج حاصل از بررسی های ترمودینامیکی به منظور پیش بینی واکنش ها و توجیه نتایج استفاده شد.
    کلیدواژگان: کاربید تیتانیوم، سنتز احتراقی، حرارت دهی ماکروویوی، پراش اشعه X
  • نجمه نوروزی، رحیم نقی زاده، حمیدرضا رضایی، ابراهیم قاسمی صفحات 79-92
    بدنه های کوراندوم-مولایتی از نظر دیرگدازی تحت بار و مقاومت در برابر خزش اهمیت فراوانی در صنعت دارند. به منظور بهبود زینتر این بدنه ها و همچنین کنترل ریز ساختار از افزودنی های مختلف استفاده می گردد که در این پژوهش تاثیر افزودن بورات آلومینیوم به تنهایی و بورات آلومینیوم و منیزیا باهم بررسی شده است. بورات آلومینیوم مصرفی توسط سنتز احتراقی با استفاده از محلول حاوی نیترات آلومینیوم، اسید بوریک و سوخت گلایسین تهیه شد. بدنه های کوراندوم-مولایت از مواد اولیه آلومینای تبولار، آلومینای گاما و کائولن دیاموند بهمراه افزودنی های مورد نظر پس از پرس کردن و پخت در دماهای مختلف 1550-1400 تهیه شدند. نمونه های بدون افزودنی پس از پخت در 1550 دارای استحکام خمشی MPa38 و چگالی نسبی %88 و فازهای اصلی کوراندوم و مولایت و فاز فرعی کوارتز بودند که پس از افزودن بورات آلومینیوم به میزان %5 وزنی، استحکام خمشی به MPa25 و چگالی نسبی به %87 رسید که نمایشگر کاهش زینتر بود که بدلیل دیرگدازی بیشتر بورات آلومینیوم نسبت به مولایت بود. به منظور بهبود زینتر و ریزساختار از مخلوط های مختلف بورات آلومینیوم و منیزیا به میزان %5-1 وزنی استفاده شد که نمونه دارای %5 مجموع دو افزودنی پس از پخت در دمای 1550 استحکام خمشی حدود MPa 115 و چگالی نسبی حدود %5/95 با فازهای بورات آلومینیوم و پیروپ (3MgO.Al2O3.3SiO2) و احتمالا بورات منیزیم (2MgO.B2O3) علاوه بر فازهای اصلی کوراندوم و مولایت بود. نتایج ریزساختاری نمونه فوق نمایشگر حضور سوزن های درهم تنیده طویل و کوتاه مولایت و احتمالا بورات آلومینیوم در بین ذرات کوراندوم بود.
    کلیدواژگان: بورات آلومینیوم، کوراندوم، مولایت، منیزیا، خواص مکانیکی
|
  • Golsa Mousavi, Rasoul Sarraf, Mamoory Pages 1-10
    The objective of this study was to determine the simultaneous effect of different variables on calcium hydroxide (Ca(OH)2) nanoparticles synthesis by precipitation method, using central composite design. The used raw materials included calcium nitrate (Ca(NO3)2.4H2O), sodium hydroxide (NaOH), and water/ethanol to dissolve the powders. In order to find optimal conditions and to achieve nanometer-sized particles, experimental design of CCD with different parameters of temperature, weight ratio of reactants, and alcohol percentage were considered at five different levels. Using experimental design of CCD and Design Expert software, a Table for 20 tests was arranged. The software was developed in order to help the user in the design and interpretation of a Multivariable Testing. In this Table, minimum and maximum of the parameters were considered as temperatures 25 and 85 ºC, weight ratio 0.5 and 1.5, and alcohol percentage 0% and 100%, respectively. Then calcium hydroxide, with the reaction of raw materials, was synthesized in an environment that contains water and alcohol. Finally, by using scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction, AxioVision software and Design Expert software, synthesis of nanoparticles of calcium hydroxide was approved and the influence of various parameters on the synthesis was studied.
    Keywords: Nanoparticles, Calcium hydroxide, Chemical synthesis, Experimental design of CCD
  • Oveys Nakisa, Mohammad Bavand, Vandchali, Hamed Samadi Pages 11-24
    In the present study the effect of mechanical activation on combustion synthesis of Al2O3-B4C composite materials in a microwave using metal powder Al, graphite and boric acid is studied. The results showed that mechanical activation have an important role to promote exothermic reaction and Al2O3-B4C composite synthesis via combustion method. The mechanical activation decrease reaction temperature to lower than 700°C and increase reaction intensity without any effect on combustion reaction mechanism, so that, the sample synthesis was completely carried out in microwave at 12 second and 20 hours pre-mechanical activation. The results also support the possibility of boric acid using as raw material to combustion synthesis Al2O3-B4C composites.
    Keywords: Combustion synthesis, Al2O3, B4C composite, microwave, mechanical activation
  • Majid Tavoosi, Abbas Hoseinkhani, Ali Ghasemi Pages 25-38
    The preparation and characterization of Ge33As12Se55 chalcogenide glass as an infrared window was the goal of this study. In this regard, the glass composition with suitable atomic ratio was melted and quenched within quartz capsulate under different conditions. The melting process was done in the temperature range of 750 to 950° C for different periods of time and the quenching process was done in different cooling media. The structural and optical characteristics of samples were examined using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and infrared spectroscopy (FTIR). The results showed that the melting temperature and cooling media have significant effects on the properties of final products. The optimum processing temperature in order to achieve the best optical properties was 950°C and the optimum cooling media was a salt bath with temperature of 220°C. The addition of gettering elements (such as Mg) to glass composition had benefit effect on oxide absorption bands from FTIR curves
    Keywords: Chalcogenide glasses, Infrared windows, Absorption bands
  • Marjan Akbarpour, Touraj Ebadzadeh, Sara Banijamali Pages 39-52
    Dielectric ceramics have been greatly intended owing to their composition diversity and meeting the requirements of electronic industry and wireless communication. Among these ceramics, ceramic composites composed of a dielectric ceramic phase and a sintering aid glassy phase which offer dielectric features in the microwave frequency, have been utilized for application in the LTCC (low temperature co-fired ceramics) modules. The present work has been aimed to fabricate dielectric composites of mullite microparticles- ZBS (ZnO-B2O3-SiO2) glass for use as dielectric substrates in the LTCC technology. In this regard, composites with various volume ratios of mullite and ZBS glass were fabricated. Considering the sinterability evaluation at 950°C, composite of 50 mullite-50 glass (Vol. %) was chosen as the optimized sintered composite and focused for further examinations. Monitoring thermal behavior of the optimized composite during sintering by means of X-ray diffratometry and differential thermal analysis revealed that mullite reacts with glassy phase at about 880 ºC; results in the formation of gahnite (ZnO.Al2O3) phase. Microstructural observation confirmed prismatic morphology of the gahnite crystals dispersed homogeneously in the glass matrix. Dielectric characterization utilizing network analyzer showed the resonance of the optimized composite in the microwave frequency range. Dielectric permittivity (4.5) and quality factor (4704GHz) of the optimized composite is in accordance with the requirements of the targeted technology
    Keywords: composite, mullite, glass, crystallization, dielectric propertie
  • Raziye Hayati, Mohamadali Bahrevar, Toraj Ebadzade Pages 53-66
    In this work, the electrostrictive proprties of lead-free (Ba0.8Ca0.2)(Ti0.7Zr0.3)O3 piezoceramics that were synthesized via solid state sintering method were investigated. These ceramics were sintered in the sintering range of 1350-1550 °C and the effects of sintering temperature on electostrictive behavior was studied. Crystal phases and microstructure were studied with X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) and the polarization and strain loops were used to calculate the electrostrictive coefficients. Our results revealed that the BZT-50BCT samples at 1350 °C with the highest strain and the lowest Pr values at T=100 °C showed the best electrostrictive coefficients: Q33=0.058 m4/C2, and M33=6.1×10-16 m2/V2. These values are higher than previous reports on BZT-50BCT composition and enables this material to compete with the lead-based electrorective materilas.
    Keywords: Piezoceramic, BZT, 50BCT, sinter, ferroelectric property, electrostriction
  • Morteza Dastjerdi Pages 67-78
    The aim of this study has been the fabrication of TiC phase by Microwave- assisted Self-propagating High-temperature Synthesis (SHS) process. A TiO2:2Mg:C mixture was heat treated in a domestic microwave oven and the product was characterized by XRD and SEM devices. Results showed the formation of TiC-MgO composite powder through an SHS reaction. Un-wanted MgO compound was leached out by an HCl acid solution, yielding a pure TiC powder. In this research work, thermodynamic calculations were employed to gain an insight into the possible chemical reactions.
    Keywords: Titanium carbide, Combustion synthesis, Microwave heating, XRD
  • Najme Noruzi, Rahim Naghizade, Hamidreza Rezaei, Ebrahim Ghasemi Pages 79-92
    The corundum-mullite bodies have high refractoriness under load and resistance to creep. Different additives have been used in these bodies for improvement of sintering and microstructure. In this study, the effect of aluminium borate and magnesia additive on mechanical properties and sintering of alumina-mullite composite were investigated. Aluminum borate (9Al2O3.2B2O3) was prepared by the combustion of an aqueous solution containing stoichiometric amounts of aluminum nitrate, boric acid, and glycine. Tabular and gamma alumina, kaolin, and additives were mixed, pressed and then fired at 1400- 1500°C/3h for preparation of corundum-mullite samples. After firing the samples (without additives) at 1550°C/3h, bending strength (38 MPa), relative density (88%) with corundum and mullite as major phase and quartz as minor phase were obtained. After firing aluminium borate samples at 1550°C/3h due to high refractories of A9B2 the physical and mechanical properties werent increased .With addition of 2.5wt% aluminium borate and 2.5wt% magnesia, after firing at 1550°C/3h, bending strength and relative density were improved and reach to 115Mpa and 95.5Mpa respectively. At this sample, corundum, mullite, pyrope (3MgO.Al2O3.3SiO2) and magnesia borate (2MgO.B2O3) were established at the sample.
    Keywords: Aluminium borate, corundum, mullite, magnesia, mechanical properties