فهرست مطالب

سرامیک ایران - سال هفدهم شماره 4 (پیاپی 68، زمستان 1400)

فصلنامه سرامیک ایران
سال هفدهم شماره 4 (پیاپی 68، زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/07/26
  • تعداد عناوین: 12
|
  • اخبار و تازه ها
  • صفحات 11-15
  • محمد بابا محمدی اسفندآبادی، محمدرضا نیلفروشان*، هاجر احمدی مقدم صفحات 16-24

    چسب های دما بالا برای کاربردهای متنوع دما بالا مانند صنعت دیرگداز مورد توجه هستند. در این تحقیق چسب غیر آلی پایه فسفاتی دمای بالا با استفاده از آلومینا و میکروسیلیکا به عنوان مواد اولیه اصلی و فسفات آلومینیوم به عنوان اتصال دهنده تهیه شد. تاثیر دمای تف جوشی بر خواص چسب از جمله فازها، ریزساختار، استحکام فشاری و مقاومت برشی مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور نمونه های چسب در سه دمای °C 1430،1300،1200 به مدت 3 ساعت تف جوشی شدند. نتایج نشان داد خواص مختلف چسب به شدت وابسته به دمای تف جوشی است. در دمای تف جوشی °C 1200 فازهای کوراندوم و کریستوبالیت و با افزایش دمای تف جوشی، فاز مولایت در چسب شناسایی شدند. استحکام فشاری و مقاومت برشی چسب با افزایش دمای تف جوشی به صورت قابل توجهی افزایش یافت به گونه ای که با افزایش دما از °C 1200 به 1430، استحکام فشاری از 56 به MPa 239 و مقاومت برشی از 8/1 به MPa 2/6 افزایش یافت. افزایش در خواص مکانیکی چسب در دماهای تف جوشی بالاتر به حضور فاز مولایت نسبت داده می شود.

    کلیدواژگان: چسب دما بالا، فسفات، ریزساختار، استحکام فشاری، مقاومت برشی
  • آرمینه امینی حصاری*، محمدجواد طبسی صفحات 25-35

    در این پژوهش به بررسی فاز های کلسیم-آلومینات که با سه روش مختلف سنتز حالت جامد و روش سل ژل (با و بدون  EDTA) ساخته شده اند می پردازیم. هدف از این پژوهش مقایسه این سه روش از نظر دستیابی به خلوص بالاتر ، فاز مطلوب و پیچیدگی تولید محصول نهایی است. با مقایسه نتایج دریافتیم که روش سل-ژل مشکل سازتر از سنتز حالت جامد است. فازهای آماده شده عبارتند از: (CA)، (C12A7)، (C3A) و (CA2). در روش سل ژل دو حالت متفاوت و نوآورانه با EDTA را بررسی کرده ایم. نتایج با توجه به خلوص به دست آمده از فازهای تهیه شده و اثر افزودن EDTA نشان داد که به طور کلی افزودن EDTA باعث دستیابی به خلوص بهتر می شود برای تعیین درصد فازهای کلسیم-آلومینات تهیه شده، از آنالیز کمی پراش اشعه ایکس استفاده شد. فاز CA2 در هر سه روش تهیه، با اولین پخت به خلوص 100% رسیده است.

    کلیدواژگان: کلسیم آلومینات، سنتز حالت جامد، سل ژل، EDTA، آنالیز کمی پراش اشعه ایکس
  • جواد آزاد، محسن نوری خضراباد*، سعید حسنی صفحات 36-43

    آلومینای آلفا مهمترین ماده مصرفی در ساخت سرامیکهای مهندسی و دیرگدازهای آلومینایی است. آلومینای فعال (اکتیو) که با نام های آلومینای هیدراته شونده وr-Al2O3  نیز شناخته می شود، نوعی آلومینای واسطه است که از حرارت دهی لحظه ای گیبسیت در دماهای oC 600-500 بدست می آید. در این پژوهش اثر افزودنی آمونیوم بی فلوراید (NH4HF2) بر فرآیند تشکیل آلومینای آلفا از آلومینای فعال مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا دوغابهایی حاوی آلومینای فعال و مقادیر مختلف افزودنی (0 تا %3 وزنی افزودنی آمونیم بی فلوراید) تهیه و به مدت یک ساعت هم زده شدند. سپس آب هر دوغاب توسط کاغذ صافی گرفته شده و پودر حاصل در خشک کن با دمای oc 110 به مدت 24 ساعت خشک گردید. پودرها جهت آنالیز فازی و DSC تا دمای oC 1400 کلسینه شدند. نتایج نشان داد در مقدار افزودنی فلورایدی 1 %  پیک تندی در دمای 1100 درجه ظاهر شد که تایید تشکیل آلومینای آلفا می باشد. پیک مذکور با افزایش درصد افزودنی تا 3 % به دماهای پایینتری تا حدود oC 925 منتقل شد. بررسی های ریزساختاری با FESEM نشان داد در نمونه های حاوی افزودنی، ذرات دارای شکل شش ضلعی هستند. ساختار شش ضلعی ذرات با افزایش درصد افزودنی منظم تر شده و ضخامت ورقه های شش ضلعی نیز بیشتر می شود. در انتها، مکانیزم های اثر افزودنی فلورایدی در تشکیل فاز آلفا با توجه به منابع موجود تحلیل شده و صحت یافته ها در مقایسه با دیگر پژوهش های انجام شده در این خصوص بررسی گردید.

    کلیدواژگان: آلومینا، فعال، کلسینه، ریزساختار، آلفا
  • اکبر امینی*، مرجان رجبی، سید محمد زهرایی، فاطمه نوروزیان صفحات 44-53

    فلش زینتر یکی از جدیدترین فرایندهای زینتر سرامیک ها است که به دلیل سرعت بالای زینتر و کاهش قابل توجه انرژی، اخیرا بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته است. ویژگی مهم برای انجام موفقیت آمیز فلش، داشتن رفتار نیم رسانایی با ضریب دمایی منفی (NTC) است. در این پژوهش فرایند فلش زینتر سرامیک وریستور بر پایه ZnO-Bi2O3-Sb2O3(ZBS) مورد بررسی قرار گرفته و اثر تغییر نسبت مولی ترکیب و افزودن اکسیدکبالت (Co3O4) به عنوان عامل افزایش دهنده هدایت الکتریکی مطالعه شده است. شرایط بهینه فرایند فلش با اعمال مقادیر مختلف میدان الکتریکی و چگالی جریان تعیین شد که نهایتا میدان الکتریکی V/cm 300 و چگالی جریان mA/mm2 100 بدست آمد. بررسی ساختاری و شناسایی فازهای تشکیل شده به ترتیب به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتوی ایکس انجام شده است. اندازه گیری مشخصات الکتریکی وریستور (ضریب غیرخطی، ولتاژ شکست و جریان نشتی) تحت میدان الکتریکیDC صورت گرفت. چگالی نمونه دارای افزودنی اکسیدکبالت 97 درصد چگالی تیوری شد. نتایج SEM حاکی از تشکیل ریزساختار وریستور با متوسط اندازه دانه 3 میکرون می باشد. با تعیین مشخصات الکتریکی، رفتار وریستوری مشاهده شد که در آن ضریب غیرخطی 22، ولتاژ آستانه  V/cm 4500 و چگالی جریان نشتی μA/mm2 50 بود.

    کلیدواژگان: فلش زینتر، وریستور، اکسید روی، ZBS
  • الهه ایوبی*، امیرمهدی شبانی، منیره رزازان، علی مخدومی، صلاح الدین ایصافی، جواد دامغانی صفحات 54-62

    ریخته گری دقیق روشی موثر برای تولید قطعات نازک و پیچیده با دقت بسیار بالا است. یکی از مراحل تولید قطعات به روش ریخته گری دقیق، تولید قالب های سرامیکی است که برای تولید آن ها اغلب از چسب سیلیکا کلوییدی به علت بالا بردن استحکام قالب ها حین پخت، استفاده می کنند. اما این نوع چسب در قالب های خام، استحکام کمی دارد که گاهی باعث شکست قالب ها می شود. برای رفع این مشکل از مواد افزودنی مختلفی از جمله فیبر و یا پلیمر استفاده می کنند. پره های توربین نیز به علت حساس بودن و دقت ابعادی بالا به روش ریخته گری دقیق تولید می شوند.  هدف از تحقیق حاضر رسیدن به خواص مطلوب در قالب های سرامیکی با افزودن لاتکس SBR به دوغاب است. به همین منظور لایه هایی از دوغاب با دو ترکیب زیر بر روی الگوهای مومی اعمال شد: الف) پودر دیرگداز و سیلیکا کلوییدی ب) پودر دیرگداز، سیلیکا کلوییدی و لاتکس SBR. بر این اساس دو قالب سرامیکی از مدل فرضی پره با دو ترکیب ذکر شده و ضخامت متفاوت لایه دهی شدند. طبق نتایج مشخص شد که افزودن لاتکس SBR منجر به شکم دهی کمتر و افزایش استحکام خمشی قالب ها در حالت خام و در دمای بالا گردید. مقاومت به شکم دهی نمونه ها در دماهای 1400 و 1450 و 1500 درجه سانتی گراد با 1 ساعت زمان ماندگاری به ترتبیب برابر با 2، 5/2 و 5/3 میلی متر است و همچنین استحکام خمشی آن در حالت خام برابر 7/5 مگاپاسکال و در قالب ها پس از پخت برابر 8/3 مگاپاسکال است. بررسی نتایج اسکن سه بعدی نشان داد که دقت ابعادی پره های ریخته شده در دمای 1400 درجه سانتی گراد بهبود پیدا کرده است.

    کلیدواژگان: پره توربین های گازی، ریخته گری دقیق، قالب های سرامیکی، لاتکس SBR، دقت ابعادی، استحکام خمشی
  • لیلا سهرابی کاشانی*، بیژن افتخاری یکتا، حمیدرضا رضایی، اشکان ذوالریاستین صفحات 63-75

    یکی از راه حل های بهبود عملکرد مقره های سرامیکی در مناطق آب وهوایی آلوده، استفاده از پوشش های پلیمری تقویت شده با ذرات سرامیکی است. هدف از انجام این پژوهش، مقایسه اثر افزودن نانوذرات تیتانیا به تنهایی و نانو و میکروذرات تیتانیا به طور هم زمان، بر روی خواص آبگریزی پلی یورتان است. در این روش از استیاریک اسید که ماده ای ارزان و دوست دار محیط زیست است، به عنوان اصلاح کننده سطح تیتانیا استفاده شد. آنالیز FTIR برای اطمینان حاصل کردن از عامل دارشدن تیتانیا انجام شد. پوشش روی شیشه و فیلم نانوکامپوزیتی و میکرو نانوکامپوزیتی هیبریدی پلی یورتان تیتانیا با wt 1% و wt 3% تیتانیا با استفاده از روشی ساده و ارزان مبنی بر هم زدن مغناطیسی و اولتراسونیک تهیه گردید. آنالیز AFM و تصاویر سطحی حاصل از FESEM افزایش بیشتر زبری سطح را در نمونه های هیبریدی نسبت به نمونه های نانوکامپوزیتی نشان داد. زاویه تماس نمونه های هیبریدی نیز از نمونه های نانوکامپوزیتی حاوی همان درصد وزنی تیتانیا بیشتر بود. بیشترین زاویه تماس مربوط به نمونه هیبریدی حاوی wt 5/0% نانوذرات و wt 5/0% میکروذرات بود. زاویه تماس ◦22 در این نمونه افزایش یافت.

    کلیدواژگان: پلی یورتان، تیتانیا، نانوکامپوزیت، میکرو نانوکامپوزیت هیبریدی، استئاریک اسید، آبگریزی
|
  • Mohammad Baba Mohammadi Esfandabadi, MohammadReza Nilforoushan*, Hajar Ahmadimoghadam Pages 16-24

    High-temperature adhesives are considered for high-temperature applications such as the refractory industry. In this research, inorganic high-temperature phosphate-based adhesive was prepared using alumina and micro silica as the main raw materials and monoaluminum phosphate as a binder. The effect of firing temperature on the properties of the adhesive including phases, microstructure, compressive strength and shear strength was investigated. For this purpose, adhesive samples were fired at three temperatures of 1200, 1300, and 1430 °C for 3 hours. At a firing temperature of 1200 °C, corundum and cristobalite phases were detected and by increasing the firing temperature, the mullite phase was detected in the adhesive. The compressive strength and shear strength of the adhesive improved significantly with increasing firing temperature so that with increasing temperature from 1200 ° C to 1430 °C, the compressive strength increased from 56 to 239 MPa and the shear strength increased from 1.8 to 6.2 MPa. The increase in the mechanical properties of the adhesive at higher firing temperatures is attributed to the presence of the mullite phase.

    Keywords: High temperature adhesive, Phosphate, Microstructure, Compressive strength, Shear strength
  • Armineh Amini Hesari*, MohammadJavad Tabasi Pages 25-35

    In this study, we investigate calcium aluminate phases that were prepared by three different solid phase synthesis methods and a sol-gel method (with and without EDTA). The purpose of this study is to compare these three methods in terms of achieving higher purity, optimal phase and complexity in the production of the final product. Comparing the results, we found that the sol-gel method is more problematic than the solid-state synthesis. The phases prepared are: (CA), (C12A7), (C3A) and (CA2). In the sol-gel method, we have explored two different innovative regimens with EDTA. The results on the purity of the resulting phases and the effect of adding EDTA showed that, in general, the addition of EDTA leads to better purity. Quantitative x-ray diffraction analysis was used to determine the percentage of prepared calcium aluminate phases. The CA2 phase achieved 100% purity in the first preparation method in all three ways.

    Keywords: Calcium aluminate, solid state synthesis, sol-gel, EDTA, Quantitative x-ray diffraction analysis
  • Javad Azad, Mohsen Nouri Khezrabad*, Saeed Hasani Pages 36-43

    a-Al2O3 is the most important raw material for synthesizing modern ceramics and high alumina refractories. Active Alumina (also known as Hydratable Alumina and r-Al2O3) is a kind of transition alumina which is produced by flash-calcining of Gibbsite at 500-600 oC. In this research, the effect of Ammonium bi-fluoride additive (NH4HF2), on the formation of a-Al2O3 from active alumina was investigated. Suspensions containing active alumina and different amounts of fluoride additive (0-3 wt%) were stirred for 1 hour. The water of each suspension was removed by filter paper and the resultant powders were dried at 110 oC for 24 hrs. Powders were calcined up to 1400 oC for DSC and XRD analysis. The DSC test results showed that by having 1 wt% fluoride additive, a sharp peak appeared at 1100 oC indicating the formation of a-Al2O3. Increasing the additive amount to 3 wt%, shifted the transformation peak to as low temperatures as 925 oC. FESEM studies showed that in samples containing fluoride additive, the particles possessed hexagonal morphology. However, the ordering of the platelets and their thickness was a function of additive content. The higher the fluoride additive, the more ordered hexagonal shape as well as more thickness of the platelets.

    Keywords: Alpha-Al2O3, Active Alumina, Fluoride Additive, Microstructure
  • Akbar Amini*, Marjan Rajabi, Seyed Mohammad Zahraee, Fatemeh Nourozian Pages 44-53

    Flash sintering is one of the latest sintering processes of ceramics, which has recently attracted the attention of researchers due to its high sintering speed and significant energy reduction. An essential feature of successful flash is negative temperature coefficient (NTC) semiconductor behavior. In this research, the flash sinter process of ceramic varistor based on ZnO-Bi2O3-Sb2O3 (ZBS) has been investigated and the effect of changing the molar ratio of the compound and adding cobalt oxide (Co3O4) as an increasing factor of electrical conductivity has been studied. The optimal conditions of the flash process were determined by applying different values ​​of electric field and current density, and finally, the electric field was 300 V/cm and the current density was 100 mA/mm2. The structural investigation and identification of the formed phases have been done by scanning electron microscope and X-ray diffraction, respectively. The electrical characteristics of the varistor (non-linear coefficient, breakdown voltage, and leakage current) were measured under the DC electric field. The density of the sample with cobalt oxide additive was 97% of the theoretical density. SEM results indicate the formation of varistor microstructure with an average grain size of 3 microns. By determining the electrical characteristics, the behavior of the varistor was observed, in which the nonlinear coefficient was 22, the threshold voltage was 4500 V/cm and the leakage current density was 50 μA/mm2.

    Keywords: Flash sintering, Varistors, ZnO
  • Elahe Ayoubi*, AmirMahdi Shabani, Monireh Rzazan, Ali Makhdoumi, Salah Isafi, Javad Damghani Pages 54-62

    Investment casting is an effective way to produce very thin and most complex components with very high-dimensional accuracy and surface finish. One of the steps in the production of components by investment casting is the production of ceramic molds, which are often made of colloidal silica adhesive due to the strength of the molds fired molds. However, this type of adhesive has low strength in green molds, which sometimes causes the molds to fail; hence additives such as fiber or polymer are used to avoid mold failure. Turbine blades are also produced by investment casting due to their sensitivity and high dimensional accuracy. The present study aims to achieve the desired properties in ceramic molds by adding SBR latex to the slurry. For this purpose, layers of slurry with the following two compositions are applied to the wax patterns: a) refractory powder and colloidal silica, b) refractory powder, colloidal silica and latex SBR. Based on this, two ceramic molds from the blade model were layered with the two mentioned compositions and different thicknesses. According to the results, the addition of SBR latex increased Sag Resistance and flexural strength of the molds in the green state and at high temperatures. Examination of the 3D scan results showed that the dimensional accuracy of the cast blades improved at 1400 ° C.

    Keywords: Gas turbine blade, Investment casting, Ceramic molds, Latex SBR, Dimensional accuracy, Flexural strength
  • Leila Sohrabi-Kashani*, Bijan Eftekhari Yekta, Hamidreza Rezaie, Ashkan Zolriasatein Pages 63-75

    One of the ways to improve the performance of ceramic insulators in polluted climates is to use polymer coatings reinforced with ceramic particles. The purpose of this study is to compare the effect of adding Titania nanoparticles and Titania micro-nanoparticles on hydrophobic properties of PU. In this method, stearic acid, which is a cheap and environmentally friendly material, was used for surface modification of TiO2. FTIR analysis was conducted to ensure that Titania was modified. nanocomposite and micro-nanocomposite (hybrid) coatings on glass and free films of polyurethane-titania containing 1%wt and 3%wt  titania were prepared using a simple and inexpensive method based on magnetic stirring and ultrasonication. AFM analysis and surface topography FESEM images showed higher increase in surface roughness in hybrid composites compared to the nanocomposite samples. The contact angles of the hybrid composites were also higher than those of the nanocomposites with the same Titania content. The hybrid sample containing 0.5%wt nanoparticles and 0.5%wt microparticles had the maximum contact angle. The contact angle of this sample increased by 22◦.

    Keywords: Polyurethane, Titania, Nanocomposite, Hybrid micro-nano composite, stearic acid, hydrophobicity