فهرست مطالب

علم و مهندسی سرامیک - سال یکم شماره 2 (پاییز 1391)

نشریه علم و مهندسی سرامیک
سال یکم شماره 2 (پاییز 1391)

  • تاریخ انتشار: 1392/01/11
  • تعداد عناوین: 7
|
  • وجیهه خانی، پروین علیزاده صفحه 1
    در این پژوهش تهیه شیشه- سرامیک نانوکریستال و شفاف میکای لیتیمی به روش ذوب و ریخته گری مورد بررسی قرار گرفت. به منظور دست یابی به خواص لومینسنس، اکسید ایتریم به میزان %1 وزنی به عنوان دوپنت به ترکیب اولیه شیشه اضافه گردید. با استفاده از عملیات حرارتی مناسب، نانوکریستال های میکا با اندازه کمتر از 50 نانومتر بطور یکنواخت در زمینه شیشه ای متبلور شدند. نتایج فوتولومینسنس حاکی از وجود پیک نشر در محدوده نور مرئی و در طول موج تقریبی 420 نانومتر در طیف نشر شیشه و شیشه- سرامیک بود. می توان گفت انتقالات الکترونی در تراز بیرونی d4 از یون های Y3+ منشا نشر نور آبی در شیشه و شیشه- سرامیک می باشند. این مواد برای کاربرد در دیودهای نشر نور سفید و مواد لیزر مناسب هستند.
    کلیدواژگان: شیشه، سرامیک شفاف، نانوکریستال، میکا، خواص لومینسنس، کاربردهای اپتیک
  • حسین سرپولکی، روح الله خسروشاهی، حسام الدین محمدی، واهاک کاسپاری مارقوسیان، مرضیه کرد صفحه 9
    بررسی ممبران های شیشه ای که امروزه یکی از شاخه های بسیار مهم در تحقیقات علمی دانشمندان هستند، جنبه های بسیار متفاوتی دارد. یکی از این زمینه ها، تغییر در ترکیب شیمیایی این مواد جهت کنترل جدایش فاز و اندازه ی تخلخل آن هاست. گروه مهمی از ترکیبات مورد استفاده در ممبران های شیشه ای، ترکیبات شیشه ساز بوروسیلیکاتی هستند. اثر افزودنی هایی همچون CaO و BaO بر روی این سیستم در تحقیقات برخی از محققین بررسی شده بود. در تحقیق حاضر، اثر افزودنی MgO و تغییرات دما بر روی این ترکیبات و کیفیت جدایش فاز و اندازه ی تخلخل آن ها بررسی شده است. افزودن مقادیر 0، 2، 4 و 6 درصد به همراه تغییر در دمای عملیات حرارتی در چهار دمای 670، 690، 710 و 730 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. برای ساخت ممبران شیشه ای، پس از ذوب کردن ترکیب اولیه، مذاب حاصله سرد و سپس آنیل شد. قطعات حاصله در چهار دمای فوق عملیات حرارتی شده و سپس اچ شدند. بعد از بررسی نمونه ها توسط آنالیز SEM، نمونه ها تحت عملیات اسید شویی قرار گرفته و سپس آنالیز های تخلخل و سطح ویژه سنجی BET بر روی آن ها انجام شد. در نهایت رسیدن به اندازه تخلخل میانگین در حدود nm12 و همچنین توزیع گسترده ی تخلخل از 5 تا 100 نانومتر دستاورد مهم این تحقیق محسوب می شود.
    کلیدواژگان: ممبران شیشه ای، شیشه های بوروسیلیکاتی، MgO، متخلخل
  • بیژن افتخاری یکتا، ارشیا خسروانی، واهاک کاسپاری مارقوسیان صفحه 17
    شیشه های کلسیم فسفاتی در سیستم با نسبت بالای (1≤) با روش فریت کردن تهیه شدند. زینتر و تبلور شیشه ها در محدوده دمایی 1200-600 درجه سانتی گراد انجام شد. جهت شناسایی فازهای بلورین از آزمون های حرارتی افتراقی(DTA) و پراش پرتو ایکس(XRD) بهره گرفته شد. شیشه سرامیک های حاصله دارای فازهای بلوری و در ناحیه پیروفسفات و اورتوفسفات و نیز مقادیر متفاوتی فاز شیشه بودند. برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) استفاده شد. نتایج به دست آمده از آزمون استحکام خمشی سه نقطه ای حاکی از آن است که شیشه سرامیک های مزبور دارای پتانسیل لازم برای جایگزینی و بازسازی بافت استخوانی، در مواضع تحت بار کم، می باشند.
    کلیدواژگان: شیشه، شیشه سرامیک، کلسیم فسفات، استحکام خمشی، بازسازی
  • اسماعیل صلاحی، مریم علیدوستی، صلاح الدین ایصافی، ایمان مباشرپور صفحه 29
    سینتر دو مرحله ای (Two-step sintering) به منظور جلوگیری از رشد ذرات، در تهیه نانوکامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت/ آلومینا- زیرکونیا مورد استفاده قرار گرفت. اندازه متوسط ذرات در نمونه های دارای چگالی نزدیک به چگالی تئوری از طریق سینتر مرسوم و متداول (Conventional sintering) در حدود nm400 بود. با استفاده از سینتر دو مرحله ای، اندازه نهایی ذرات (nm200) نسبت به نمونه های سینتر شده به روش مرسوم و متداول نصف شد. از طرف دیگر، اثر سینتر دو مرحله ای بر سختی و مقدار فاز تری کلسیم فسفات (TCP) تشکیل شده در نانوکامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت/ آلومینا- زیرکونیا بررسی شد. با استفاده از روش سینتر دو مرحله ای در دمای 1T (1200 درجه سانتی گراد) و 2T (1100 درجه سانتی گراد)، در نمونه های 9H-3Z-7A، 9H-5Z-5A و 9H-7Z-3A به ترتیب سختی های 325، 327 و HV320 و چقرمگی های شکست 91/1، 95/1 و 89/1 به دست آمد. سختی های به دست آمده در نمونه های سینتر دو مرحله ای سه برابر و چقرمگی های شکست آن ها تقریبا 2 برابر نمونه های سینتر شده به روش معمول بود. همچنین در نمونه های سینتر دو مرحله ای، طبق نتایج پراش پرتو ایکس، کمترین مقدار تری کلسیم فسفات (TCP) تشکیل شده است.
    کلیدواژگان: سینتر دو مرحله ای، سختی، خواص ریزساختاری، نانوکامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت، آلومینا، زیرکونیا
  • محمد جعفر مولایی، ابوالقاسم عطایی، شهرام رایگان صفحه 41
    در این تحقیق هگزافریت باریم به همراه گرافیت و یا کربن سیاه در محیط آسیاکاری مکانیکی تحت احیاء جزئی قرار گرفته و نانوکامپوزیت های BaFe12O19/Fe3O4 تولید شد. نانوکامپوزیت های حاصل، در دماهای 300، 350، 400 و °C500 در هوا تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. محصولات به دست آمده در هر مرحله توسط روش های XRD، VSM و FESEM مورد مشخصه یابی قرار گرفتند. در اثر آسیاکاری مخلوط هگزافریت باریم و گرافیت، پیک های Fe3O4 بعد از 40 ساعت آسیاکاری در نسبت مولی 9/0=C:O و بعد از 20 ساعت آسیاکاری در نسبت مولی 1/1=C:O در الگوهای پراش اشعه ایکس ظاهر شدند. ظهور پیک های این فاز در مخلوط هگزافریت باریم و کربن سیاه بعد از 20 ساعت آسیاکاری در نسبت های مولی 1/1 و 9/0=C:O رخ داد. این امر به فعالیت بیشتر کربن سیاه نسبت به گرافیت در عملیات احیاء نسبت داده شد. تصاویر FESEM نشان داد که نمونه های 20 ساعت آسیاکاری شده این مخلوط ها از آگلومره هایی با اندازه متوسط ذرات nm 30 تشکیل شده است. عملیات حرارتی مخلوط هگزافریت باریم و ماده کربنی منجر به افزایش نیروی پسماندزدا و مغناطش اشباع به دلیل خروج ماده کربنی و کاهش کرنش های پسماند شد. مغناطش اشباع برای نمونه مخلوط هگزافریت باریم و گرافیت بعد از 20 ساعت آسیاکاری و عملیات حرارتی در دمای °C400 برابر emu/g 1/50 و این مقدار برای مخلوط هگزافریت باریم و کربن سیاه emu/g 3/55 بود. این تفاوت در مغناطش اشباع به مقدار فاز مگنتیت موجود در کامپوزیت نسبت داده شد.
    کلیدواژگان: هگزافریت باریم، آسیاکاری، عملیات حرارتی، خواص مغناطیسی
  • بیژن اعتمادی، زهرا ذاکرعباسی صفحه 51
    سازندهای رازک و میشان (میوسن پیشین تا میانی) در مناطق پلکوار و زنجیران در جنوب و جنوب غرب فارس و در کمربند چین خورده زاگرس بررسی شدند. کانی های اصلی ایلیت- موسکویت، کلریت، کلسیت،کوارتز و کانی های فرعی آلبیت و پالیگورسکیت هستند. از نظر ژئوشیمی مقادیر MgO و CaO بالا و مقادیرSiO2، Al2O3، Fe2O3، Na2O وK2O پائین می باشد. پائین بودنCEC نمونه های این دو سازند بدلیل وجود ایلیت، کلریت، پالیگورسکیت و عدم حضور یا مقدار بسیار پائین ورمیکولیت و مونت موریلونیت است. حدود آتربرگ نمونه های سازند رازک و میشان کم تا متوسط در گستره 10-16است. ترکیب شیمیایی، کانی شناسی و پاره ای از آزمایشات سرامیکی نشان دهنده قابلیت استفاده کاربردی رسوبات این دو سازند در ساخت آجر، کاشی سرامیکی و ارتن ورها است. انقباض خطی خشک و پخت، مقاومت خمشی خشک و پخت، جذب آب و تجزیه کانی شناسی نمونه های کاشی سازندهای فوق بررسی شدند. ارتباط واضحی بین مقاومت خمشی، جذب آب، انقباض خطی پخت و اندازه ذرات دیده شد.
    کلیدواژگان: کانی های رسی، سازندهای رازک و میشان، ظرفیت تبادل کاتیونی، حدود آتربرگ
  • محمود ربیعی، میثاق عزیزیان، سلمان نوروزی صفحه 61
    نانو کامپوزیت همگن شیشه-سرامیک کلسیم فسفاتی/زیرکونیم پایدار شده توسط ایتریم با استفاده از روش سل-ژل تهیه گردید. تاثیر مقادیر مختلف زیرکونیم بر روی ریزساختار نانوکامپوزیت تولید شده مورد بررسی قرار گرفت. بعد از عملیات حرارتی شیشه تولید شده به روش سل-ژل در دمای C700، فاز هیدروکسی آپاتیت با اندازه دانه ایی در محدوده نانومتر تشکیل شده است. با افزایش مقدار زیرکونیم و تعویض یونی زیرکونیم با کلسیم، حجم سلول واحد هیدروکسی آپاتیت افزایش می یابد. همچنین با افزایش مقدار افزودنی مقدار فاز کریستالی نیز افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: سل، ژل، نانو کامپوزیت، زیرکونیم، شیشه، سرامیک
|
  • Page 1
    In this study, the preparation of transparent glass-ceramics with lithium-mica nanocrystals by melt-quenching method was investigated. The influence of Y3+-doping on the luminescence properties of the parent glass and the glass-ceramics was studied. Transparent glass-ceramics, in which a large quantity of lithium-mica with particle size of <50 nm was separated, could be prepared by a suitable heat treatment. The observed emission spectra showed that Y3+ ions in glass and glass-ceramic were emitted blue light. Theses transparent glass-ceramics are promising materials for white LED and laser materials
    Keywords: Transparent Glass, Ceramic, Nanocrystal, Mica, Luminescence Properties, Optical Applications
  • Page 9
    The investigation of glass membrane nowadays is very important branch in scientific researches, has a differences sides. One of them is the change in composition of glass membrane for control the phase separation and pore size. The important group of usage composition in glass membrane is the borosilicate glass former. The effect of additives such as CaO and BaO on the these systems has been investigated in some scientist`s researches. In this research, the effect of MgO and temperature variation on these compositions and the phase separation quality and their pore size was investigated. Addition of 0, 2, 4 and 6 percent of MgO with change in heat treatment temperature in four temperatures 670oC, 690oC, 710oC, 730oC was investigated. For preparation the glass membranes, after melting the primary composition, the molten glass was cooled and then annealed. Productions heat treated in four temperatures and then etched. After analyzed the samples with SEM, leaching the samples and then samples analyze with porous analysis such as BET and BJH. At the end receiving to mean pore size about 12 nm and although pore size distribution from 5 to 100 nm was the important results of this research.
    Keywords: Glass membrane, Borosilicate glasses, MgO
  • Page 17
    Calcium phosphate based glasses in the system of with high (≥ 1) were prepared by fritting through. The glass sintering and crystallization performed at 600-1200 temperature interval. Crystalline phases were examined by differential thermal analysis (DTA) and x-ray diffraction (XRD), respectively. The glass-ceramics consisted of crystalline phases such as and with variable amount of glassy phase. Microstructures of glass-ceramics were investigated by scanning electron microscopy (SEM). Mechanical strength of specimens confirmed that the resulted glass-ceramics have high potential to use as biomaterials for bone regeneration in non-load bearing conditions.
    Keywords: Glass, Glass, ceramic, Calcium phosphate, Regeneration
  • Page 29
    Two- step sintering (TSS) has been applied, in the present work, to suppress the accelerated grain growth of Hydroxyapatite Zirconia Alumina nanocomposites in the last sintering stage. The average grain size of near full dense specimens made via conventional sintering (CS) was around 400nm. By using novel tow- step sintering, however, the final grain size (200nm) dropped 2 times less than that for specimens produced by the CS method. After densification, the mechanical properties, the relative proportion of TCP formed and the microstructures of the composite were observed. By used of two step sintering, highest hardness and fracture toughness, lowest relative proportion of TCP and nanostructure were achieved.
    Keywords: Tow, Step Sintering, Mechanical, Microstructural Properties, Hydroxyapatite, Alumina, Zirconia Nanocomposites
  • Page 41
    In this research barium hexaferrite was partially reduced with graphite or carbon black in the mechanical milling medium, to form BaFe12O19/Fe3O4 nano-composites. The resulted nano-composites were heat treated in air at 300, 350, 400 and 500 °C. The milled and heat treated samples were characterized by XRD, VSM and FE-SEM. The peaks of Fe3O4 were appeared in XRD patterns of barium hexaferrite and graphite mixture with molar ratio of C:O=0.9 after 40 hrs milling and for molar ratio of C:O=1.1 after 20 hrs milling. For barium hexaferrite and carbon black mixtures, Fe3O4 peaks were appeared after 20 hrs for molar ratios of C:O=0.9 and 1.1. This was attributed to the more activity of carbon black compared to graphite. FE-SEM images showed that 20 hrs milled samples were consisted of aggregates with mean particle size of 30 nm. Heat treatment of milled mixtures resulted in an increase in coercivity and saturation magnetization due to the elimination of carbon and reducing of residual stresses. The saturation magnetization was 50.1 emu/g for barium hexaferrite and graphite mixture after 20 hrs milling and heat treating at 400 °C and this value was 55.3 emu/g for barium hexaferrite and carbon black mixture for the same conditions. The difference in the saturation magnetization was attributed to the amount of magnetite phase in the composites.
    Keywords: Barium ferrite, mechanical milling, heat treatment, magnetic properties
  • Page 51
    Razak and Mishan Formations(early to middle Miocene) in Polkavar and Zanjiran areas located in south and southwest of Fars province and Zagros foldbelt. Major minerals are Illite/Muscovite,Chlorite,Calcite,Quartz and minor minerals are Albite, Palygorskite. Analysis of whole rock show high amounts of CaO,MgO and low SiO2, Al2O3, Fe2O3, K2O, Na2O. Low amount of CEC is due to presence of Illite, chlorite, palygorskite and or absences of vermiculite and montmorilonite. Atterberg limits indicates a rang between 10 to16. Final conclusion of these investigations indicate the potential usage of these sediments for brick,tile ceramic and earthenwares. Tile specimens were evaluated by XRD,Liner shrinkage drying and firing,LOI,Flexural strength drying and firing,water absorption. These are clear evidences between flexural strength,water absorption(WA), Liner shrinkage and the type of percentage of size grain
    Keywords: clay minerals, Razak, Mishan Formations, CEC, Atterberg limitations
  • Page 61
    Homogeneous nano-composite calcium phosphate glass-ceramic/yttri-stablized zirconia by the sol-gel method was prepared and the effect of various amounts of zirconia on microstructure of nano-composite was investigated. After heat treatment at 700 C, the glass which is produced by the sol-gel method crystallized partially and hydroxyapatite in the range of nanometer formed. Due to ion exchange of calcium and zirconium between hydroxyapatite and zirconia, hydroxyapatite unit cell volume increased. Also, by increasing zirconium, the degree of crystalinity in the glass-ceramic increased.
    Keywords: sol, gel, nano, composite, zirconia, glass, ceramic