فهرست مطالب

علم و مهندسی سرامیک - سال هشتم شماره 3 (پاییز 1398)
  • سال هشتم شماره 3 (پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/09/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سحر هاشمی داریان*، جعفر جوادپور، علیرضا خاوندی صفحات 9-17

    با توجه به شباهت بسیار زیاد هیدروکسی آپاتیت با فاز معدنی بافت سخت بدن،  این ترکیب به عنوان مهمترین سرامیک زیستی شناخته شده است. از این رو ساخت این ماده با قابلیت کنترل خواص نهایی پودر به دست آمده، مورد توجه محققین است. بدین منظور در این پژوهش از روش هیدروترمال و افزودن  عامل کی لیت ساز سیترات سدیم به محلول نیترات کلسیم و دی آمونیوم هیدروژن فسفات، برای سنتز ذرات هیدروکسی آپاتیت با مورفولوژی های مختلف استفاده شد. نتایج XRD نشان می دهد با افزودن سیترات در فرآیند هیدروترمال، هیدروکسی آپاتیت بدست آمده دارای درجه بلورینگی و خلوص بالا است. نتایج  FTIR نیز نشان می دهد این ماده در پیوندها و ساختار هیدروکسی آپاتیت تغییری ایجاد نکرده و گروه های عاملی شناسایی شده مربوط به هیدروکسی آپاتیت خالص است. در بررسی مورفولوژی ذرات توسط SEM، مشاهده شد که بدون افزودن سیترات، قبل از فرآیند هیدروترمال ورقه های هیدروکسی آپاتیت و بعد از فرآیند هیدروترمال نانومیله های پراکنده بدست می آید. در حالی که در غلظت مناسب سیترات، میکروکره های هیدروکسی آپاتیت با نانوساختار سطحی (نانوصفحه یا نانومیله)  مشاهده می شود. میکروکره های بدست آمده دارای توزیع اندازه یکنواخت در محدوده 4-6 میکرومتر است که ذرات به صورت  مجزا از هم و غیر انباشته رشد می کنند. متوسط سطح ویژه بدست آمده توسط BET، m2/g100 است. متوسط اندازه تخلخل ها توسط ,BJH nm20-8 است که می تواند نشان دهنده ساختار مزوتخلخل باشد.

    کلیدواژگان: هیدروترمال، مورفولوژی، سیترات، هیدروکسی آپاتیت
  • حسین رستگار*، محمد باوند وندچالی، علی نعمتی، فرهاد گلستانی فرد صفحات 19-28

    در این تحقیق اثر افزودن نیترات آهن به عنوان پیش ماده کاتالیستی جهت تشکیل درجای نانو ذرات Fe در رزین های فنولیک و تاثیر آن بر ریزساختار دیرگدازهای MgO-C بررسی شده است. بدین ترتیب جهت بررسی ریزساختار و سیستم اتصالی دیرگداز، رزین های بدون افزودنی و حاوی افزودنی به فاز زمینه دیرگداز MgO-C افزوده شد. نمونه های آماده شده در دماهای ºC800، ºC1000، ºC1200 و ºC1400 در اتمسفر احیایی پخت شد و جهت بررسی فازهای تشکیل شده در زمینه دیرگداز و بررسی های ریزساختاری از XRD و FESEM استفاده شد. در این تحقیق درصد آهن نسبت به رزین 0 و 6 درصد وزنی انتخاب شد. نتایج نشان داد نیترات آهن در طول فرآیند پخت در اتمسفر احیایی تبدیل به نانو ذرات آهن با اندازه متوسط 60 تا  nm80 می شود. تشکیل درجای نانو ذرات آهن و تاثیر کاتالیستی آن، منجر به گرافیته شدن کربن حاصل از پیرولیز رزین فنولیک از دمای ºC800 شد و با افزایش دما نانو لوله های کربنی توخالی و بامبو شکل و کربن پوست پیازی در ریزساختار تشکیل و بر مقدار آن ها افزوده شد. از طرفی با حضور نانو ذرات آهن، سرعت انجام برخی واکنش های ریزساختار در فاز زمینه دیرگداز در حین فرآیند پخت بهبود یافت و مورفولوژی فازهای تشکیل شده در ریزساختار بعد از فرآیند پخت به مقدار قابل توجهی از حالت ذره ای به الیافی تغییر کرد. نتایج حاصل از بررسی های ریزساختاری نشان داد الیاف Al4C3 و AlN از دمای ºC1000 تشکیل شده و با افزایش دما به ºC1200 الیاف رشد و مقدار آن ها نیز افزایش یافت. همچنین در دمای ºC1200 الیاف MgAl2O4 و MgO نیز تشکیل شد که با افزایش دما  به ºC1400 تراکم آن ها به مقدار قابل توجهی افزایش یافت. حضور نانو ذرات Fe در نمونه ها باعث قوی تر شدن نقش آنتی اکسیدان Al در تشکیل فازهای سرامیکی شد. مشاهدات ریزساختاری نشان داد عمدتا الیاف سرامیکی در فاز اتصالی و بین اگریگیت ها تشکیل می شوند و فرآیند تشکیل الیاف و نانو لوله های کربنی تشکیل شده غالبا از طریق دو سازوکار بخار-مایع-جامد (V-L-S) و بخار-جامد (V-S) بوده است.

    کلیدواژگان: نانو ذرات آهن، کاتالیست، نانو لوله های کربنی، الیاف سرامیکی
  • ملیکا رشادی نژاد، سید عبدالله نوربخش رضایی*، مصطفی میلانی صفحات 29-40

    سرامیک ایتریم آلومینیوم گارنت Y3Al5O12)) یک سرامیک شفاف با رنج وسیعی از کاربردها هم‏چون پنجره‏ های با مقاومت مکانیکی بالا، منبع لیزر‏های قدرت بالا و آشکارسازهای تابشی است. مهم‏ترین چالش در زمینه ساخت این سرامیک ‏ها مشکل کم بودن عبور نور به ویژه در ناحیه مرئی در محدوده 400 تا 700 نانومتر است که به‏ شدت توسط عوامل مختلف تحت تاثیر قرار گرفته و کاهش پیدا می‏کند. تاکنون تلاش‏ های زیادی برای کاهش نواقص ساختاری و ریز ساختاری قطعات ساخته شده با استفاده از این ماده انجام شده است تا خواص نوری در این ناحیه به مقادیر تئوری نزدیک‏تر گردد. در پژوهش حاضر سرامیک شفاف معروف به YAG با خواص نوری بالا با استفاده از نانو پودرهای Y2O3 و  Al2O3توسط روش سنتز حالت جامد ساخته و در دمای 0C1720 به‏ مدت 12 ساعت تف‏جوشی شد و از ترکیب TEOS (تترااتیل اورتوسیلیکات) به ‏عنوان کمک تف‏جوش استفاده شد، سپس نمونه‏ ها در دو مرحله در دمای 0C1200 در 4 ساعت و  0C1300 در 5 ساعت آنیل شدند. در بررسی ریزساختاری و نوری بدنه‏ های سرامیک یگ از آزمون‏ های مشخصه ‏یابی SEM ˓PL،EDX ،UV-Vis  استفاده شد. نتایج نشان داد که نقص ‏های اتمی و ساختاری و هم‏چنین وجود برخی ناخالصی ‏ها مانند Ce3+ سبب ایجاد جذب و کاهش عبور نور در محدوده طول موج‏ های مرئی شده ‏اند. در مطالعات صورت گرفته مشخص شد مهم‏ترین عامل در کاهش خواص نوری، وجود نقص‏ هایی در ساختار می‏باشد که سبب پراکنش نور شده‏ اند.

    کلیدواژگان: خواص نوری، سرامیک شفاف، یگ، نانوذرات، آلاینده ها
  • حمیدرضا احمدی*، سمیرا یزدی صفحات 41-53

    کاشی های نیمه شفاف از جمله کاشی هایی است که اخیرا ساخت آن مورد توجه واقع شده است. عبور بخشی از نور تابیده به آن از ویژگی های مهم این کاشی ها است. عبور نور از درون آن می تواند جلوه خاصی از طرح روی آن، از لحاظ زیبایی ایجاد کند؛ بخصوص آنکه بتوان آنرا از لحاظ نور پردازی با LED تلفیق کرد که در این صورت زیبایی آن چندین برابر می شود. در این پژوهش تاثیر استفاده از فریت ترانس و فلدسپار در ترکیب کاشی پرسلانی برای به دست آوردن خاصیت نیمه شفاف بررسی گردید. ترکیبات با 50%-10 فریت و فلدسپار به روش پرس پودر و پخت در کوره پخت سریع رولری در دمای 1150 و مدت زمان 70 دقیقه تهیه شدند. ترکیب ساختاری و بررسی ریز ساختاری بوسیله روش پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی SEM انجام شد. جهت بررسی عبور نور از تست طیف سنجی نوری استفاده گردید و شاخص سفیدی نمونه ها با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر تعیین شد. همچنین سایر خواص از جمله استحکام خمشی پخت، دانسیته، جذب آب اندازه گیری شد. بررسی های انجام شده نشان داد 50 درصد فریت در کنار 20 درصد فلدسپار، عبور نور و شاخص سفیدی بهتری نسبت به سایر نمونه ها دارد.

    کلیدواژگان: کاشی، نیمه شفاف، عبور نور، سفید سنجی
  • اعظم جعفری، سیامک خادمی، مجید فرهمند جو* صفحات 55-66

    در این تحقیق خواص فتوکاتالیستی و رنگ بری نانوذرات اکسید تیتانیم خالص و آلائیده شده با اتم های سریم با ناخالصی های %1، %3، %5 و %10 با استفاده از پیش ماده Ce(NO3)3 مورد مطالعه قرار گرفت. نتاج نشان دادند که بیشترین میزان رنگ بری متیلن بلو مربوط به نمونه با ناخالصی %5 سریم، به اندازه %97 در محیط خنثی بعد از مدت زمان 75 دقیقه بدست می آید. پاسخ رنگ بری به منظور حذف پساب کارخانه ی ضدیخ برای نمونه با ناخالصی %5 سریم، برابر %80 در طول موج 490 نانومتر بدست آمد.

    کلیدواژگان: نانوذرات اکسید تیتانیم، ناخالصی سریم، فتوکاتالیست، رنگ بری متیلن بلو، پساب ضد یخ
  • حسین خداویردی لو، هادی ابراهیمی فر* صفحات 67-82

    پوشش های کامپوزیتی با زمینه نیکل توانایی بالایی در بهبود خواص سطح مانند افزایش مقاومت به خوردگی و سایش دارند. در این پژوهش پوشش کامپوزیتی Ni-P-TiO2-ZrO2 بر روی زیرلایه ی فولادی  AISI 316Lبوسیله آبکاری با روش جریان مسقیم نشست داده شد و تاثیر pHهای مختلف  3، 3.5، 4 و 4.5 بر مورفولوژی پوشش و مقاومت به خوردگی مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی مورفولوژی پوشش از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. به منظور بررسی رفتار خوردگی پوشش ها از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول آبی%5/3 NaCl استفاده شد. نتایج SEM و انالیز EDX نشان داد که پوشش ایجاد شده در pH=4 بیشترین پیوستگی و یکنواختی را داشته و بالاترین مقدار نشست ذرات اکسید تیتانیوم و اکسید زیرکونیوم مربوط به این pH است.  همچنین نتایج پلاریزاسیون نشان داد که بیشترین مقاومت به خوردگی مربوط به رسوب ایجاد شده در pH=4 است. در pHهای کمتر و بیشتر از 4 پوشش پیوسته نبود و در برخی از قسمت ها ترک و حفره مشاهده شد.

    کلیدواژگان: فولاد ضد زنگ AISI 316L، پوشش کامپوزیتی Ni-P-TiO2-ZrO2، pH، میکروساختار، پلاریزاسیون
|
  • Sahar Hashemi Daryan*, Jafar Javadpour, Alireza khavandi Pages 9-17

    Citrate was used as chelating or morphology regulating agent in this study. In the presence of regulating agent a two-dimensional monetite phase evolved into  three-dimentional hydroxyapatite microspheres with an average diameter of 4 µm. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) studies revealed the importance of Ca/citrate ratio in regulating the particle morphology. The results indicate that the surface morphology of microspheres can be engineered from nanosheets to nanorods by regulating agent’s concentration.  X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy confirmed crystallinity and purity in the synthesized powders. Brunauer-Emmett-Teller (BET) revealed an increase in the specific surface area with adding citrate. Possible mechanisms are proposed to account for the formation of different morphologies based upon thermodynamic theories.

    Keywords: Hydroxyapatite, Citrate, Hydrothermal, Morphology
  • Hossein. Rastegar*, Mohammad Bavand, Vandchali, Ali Nemati, Farhad Golestani, Fard Pages 19-28

    In the present study, the effect of Iron Nitrate as catalytic precursor to in situ formation of nano-Fe particles in phenolic resin and microstructural evolution of MgO-C refractories has been investigated. Therefore, various samples according to matrix section formulation of low carbon MgO-C refractories (LCMCR’s) with 0 and 6 wt% (Fe/Phenolic resin) were prepared and phase and microstructure changes after coking at temperatures 800-1400ºC studied by XRD and FESEM analyses. Based on attained results, iron nitrate transfer to Fe nano particles with 60-80 nm in diameter during firing in reduced atmosphere. In situ formed Fe nano-particles as catalytic agent promotes graphitization behavior of phenolic resins. Increasing temperature led to a more effective graphitization level. In addition, the different nano crystalline carbon shapes such as onion and bamboo like and carbon nanotubes (CNTs) were in situ formed. Phase and microstructure analysis of LCMCR’s samples reveal that different ceramic whiskers such as MgO, MgAl2O4 spinel, Al4C3 and AlN formed after coking at 1000 ºC and the amount of whiskers phases significantly increased at higher coking temperatures. It was also clarified the presence of Fe nano-particles have effective influence on the formation of gases components and promote ceramic phases formation. Microstructural observation showed the graphitic carbons like carbon nano-tubes (CNTs) and ceramic whiskers mainly formed in the bonding phase between the aggregates according to the V-L-S and V-S growth mechanism.

    Keywords: Fe nano particles, Catalyst, CNTs, Ceramic whiskers
  • Melika Rashadi Nejad, Seyed Abdollah NourBakhsh Rezaei*, Mostafa Milani Pages 29-40

    Yttrium Aluminum Garnet (Y3Al5O12) is a transparent ceramic with a wide range of applications such as high mechanical strength windows, high power laser sources and radiation detectors. The most important challenge in making these ceramics is the problem of low light transmittance, especially in the visible area in the range of 400 to 700 nm, which is greatly affected and reduced by various factors. So far, many efforts have been made to reduce the structural and microstructural defects of components made using this material to bring the optical properties of the material closer to theoretical values. In the present study, YAG transparent ceramics with high optical properties were fabricated by solid state synthesis method using Y2O3 and Al2O3 nanopowders and then Sintered under vacuum furnace at 1730°C during 12 hours And the combination of TEOS (tetraethyl orthosilicate) was used as sintering aid. Then bodies were annealed in two steps at 1200°C for 4 hours and about 1300°C for 5 hours. SEM, PL, EDX, UV-Vis characterization tests were used for microstructural and optical examination of ceramic bodies. The results showed that the structural and atomic defects as well as the presence of some impurities such as Ce+3  caused the absorption and reduction of light transmittance in the visible wavelength ranges. Studies have shown that the most important factor in reducing optical properties is the defects in structure that cause light scattering.

    Keywords: Optical Properties, Transparent Ceramics, YAG, Nanoparticles, impurities
  • Hamid Raza Ahmadi*, Samira Yazdi Pages 41-53

    Translucent tiles are among the tiles that have recently been featured. Passing part of the light is an important feature of these tiles. The passage of light from within, create a beautiful effect. In particular, it can be combined with LED, in which its beauty will be multiplied. In this research, the effect of using transparent frit and feldspar on porcelain tile composition was studied to obtain semi-transparent properties. Compositions of 10- %50 frits and feldspars were prepared by powder pressing and fired in a rapid roller furnace at 1150 ℃ and 70 minutes. The phase composition and microstructure were investigated by X-ray diffraction (XRD) and electron microscopy (SEM). A light spectrometric test was used to examine the light transmission and the white index of the samples was determined using a spectrophotometer. The flexural strength, density, and water absorption were also measured. The results showed that 50% frit, along with 20% feldspar, have a semi-transparent property and a better white index than other samples.

    Keywords: Tile, Translucent, light passing, white index
  • Azam Jafari, Siamak Khademi, Majid Farahmandjou* Pages 55-66

    In this study, the photocatalytic and bleaching properties of pure and doped titanium dioxide nanoparticles with 1%, 3%, 5% and 10% Ce dopant were studied using Ce(NO3)3 precursor. The results showed that the highest methylene blue degradation of the sample with 5% cerium impurity was 97% in neutral medium (pH=7) after 75 minutes. The bleaching response to wastewater treatment with 5% cerium impurity was 80% at wavelength of 490 nm.

    Keywords: Titanium oxide nanoparticles, Cerium impurity, Photocatalytic property, Methylene blue bleaching, Wastewater antifreeze
  • Hosein Khodavirdilou, Hadi Ebrahimifar* Pages 67-82

    Nickel field composite coatings have a high ability to improve surface properties, such as increased corrosion resistance and abrasion resistance. In this study, Ni-P-TiO2-ZrO2 composite coating on AISI 316L steel substrate was deposited by direct current flow method and the effects of different pH 3, 3.5, 4 and 4.5 on coating morphology and corrosion resistance were investigated. Scanning electron microscopy (SEM) was used to investigate the microstructure. In order to investigate the corrosion behavior of the coatings, a potentiodynamic polarization test was used in 3.5% NaCl solution. The results of SEM and EDX analysis showed that the coating produced at pH = 4 had the highest uniformity and the highest amount of titanium oxide and zirconium oxide particles was related to this pH. Also, the polarization results showed that the highest corrosion resistance is related to the precipitation produced in pH = 4. At low pH and more than pH=4, the coating was not continuous and in some parts of the coating crack and pit were observed.

    Keywords: AISI 316L stainless steel, Ni-p-TiO2-ZrO2 composite coating, pH, Microstructure, Polarization