فهرست مطالب

علم و مهندسی سرامیک - سال دوم شماره 1 (پیاپی 4، بهار 1392)

نشریه علم و مهندسی سرامیک
سال دوم شماره 1 (پیاپی 4، بهار 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/04/14
  • تعداد عناوین: 7
|
  • لی لا فاضلی، مهدی کلانتر، مسعود مشرفی فر صفحه 1
    سرمت ها به عنوان یک سازه سرامیکی مقاوم در دماهای بالا بواسطه حضور فاز ثانویه فلزی چکش خوار، تردی و شکنندگی آنها به طور قابل توجهی کمتر از سرامیک های منولیتیک یا کامیوزیت های سرامیک – سرامیک می باشد. بدین ترتیب می توانند در بسیاری موارد که مقاومت به سایش، مقاومت به خزش ومقاومت ترمومکانیکی بالا نیاز باشد جایگزین آلیاژهای فلزی شوند. در این مطالعه ساخت و خواص سرمت بر پایه آلومینا و فاز فلزی کروم به روش سنتز احتراقی در نسبت های مختلف از مواد Al2O3، Cr2O3 و Al، زمان های مختلف آسیا کاری و دماهای مختلف عملیات حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. برای انتخاب مناسب پارامترهای ساخت (زمان آسیاکاری، دمای پخت، اتمسفر، ترکیب مواد اولیه) نمونه هایی با نسبت های مختلف ا زمواد اولیه که در زمان های مختلف آسیا کاری شده بودند مورد آنالیزDTA، و TGA قرار گرفتند. همچنین از SEM برای مشاهدات ریز ساختاری، از XRD برای آنالیز فازی، از آزمون خمش سه نقطه ای برای اندازه گیری استحکام و تافنس و از روش ویکرز برای اندازه گیری سختی استفاده گردید. نتایج نشان می دهد که برای زمانهای آسیا کاری بالاتر از 2 ساعت به دلیل فعال سازی پودر دمای شروع واکنش های گرما زا کاهش می یابد.با افزایش نسبت x در مخلوط اولیه {(1-x)Al2O3، xCr2O3، 3xAl} یعنی استفاده کمتر از Al2O3 اضافی تا x=0.5 دانسیته، استحکام و تا0.7 x= تافنس نمونه های زینتر شده افزایش می یابد. اما سختی همواره با افزایش نسبت x کاهش می یابد. در ضمن برای مخلوط باx=0.5 با افزایش دمای زینتر تا C 1550 تافنس افزایش یافته هرچند به میزان جزئی استحکام از 1500 به C 1550 کاهش می یابد.در ضمن مسئله اکسیداسیون فاز کرم خیلی مهم بوده به طوری که فقط در اتمسفر آرگون با خلوص بالا می توان به بالاترین خواص رسید.
    کلیدواژگان: سرمت، الومینا، کروم، اکسید کروم، اسیاکاری، زینترینگ، خواص مکانیکی، ریزساختار
  • حسن عباس زاده، اصغر رحمانی، زهرا اصغری صفحه 17
    در این تحقیق، تاثیر نوع و میزان افزودنی بر روی رفتار تف جوشی و خواص سرامیک نیمه شفاف پایه آلومینا مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، نانو پودر α-Al2O3 با مقادیر مختلفی از افزودنی های MgO و La2O3 تحت فشارMPa 300 فشرده شده و در دو دمای 1700 و C°1875 تف جوشی گردید. ریزساختار نمونه های تف جوشی شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به EDS مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار افزودنی MgO، احتمال تشکیل فازهای ثانویه اسپینل درون دانه ها افزایش یافته که این نقص به عنوان نقطه پراکندگی نور عمل می کند و سبب کاهش شفافیت نمونه می شود. با افزودن La2O3، آلومینا با دانه هایی عاری از تخلخل و ساختار ریز و فشرده حاصل می شود. همچنین مشخص شد که نمونه حاوی 12/0 درصد وزنی MgO و 2/0 درصد وزنی La2O3 که به مدت 12 ساعت در دمای C°1875 تف جوشی شده، حداکثر عبور 60%، سختی 1840 ویکرز و چگالی 95/99% چگالی تئوری را از خود نشان می دهد.
    کلیدواژگان: متالورژی پودر، سرامیک نیمه شفاف، آلومینا، La2O3، MgO
  • علیرضا عبداللهی، علی علیزاده، حمیدرضا بهاروندی صفحه 25
    در این تحقیق، پودر Al2024 نانوساختار و پودر کامپوزیتی Al2024-B4C به روش آسیای مکانیکی تولید شدند. برای آسیا کردن پودرها از دستگاه آسیای سایشی به مدت 50 ساعت و تحت اتمسفر آرگون استفاده شد. پودرهای به دست آمده، به روش پرس گرم شکل داده شده و سپس تحت فرآیند اکستروژن داغ با نسبت اکستروژن 10:1 قرار گرفتند. مورفولوژی و خواص پودرهای آسیا شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و آنالیز XRD مورد بررسی قرار گرفت. برای مقایسه خواص مکانیکی نمونه های اکسترود شده از آزمون کشش و سختی استفاده شد. نتایج نشان می دهند حضور ذرات B4C باعث تشدید نرخ کارسختی در پودر Al2024 در حین فرآیند آسیای مکانیکی می شود. مقادیر به دست آمده از آزمون کشش و سختی نیز بیانگر این مطلب است که فرآیند آسیای مکانیکی و ذرات B4C باعث افزایش استحکام و سختی آلیاژ Al2024 می شوند اما انعطاف پذیری آن را به شدت کاهش می دهند.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت Al2024، B4C، آسیای مکانیکی، اکستروژن داغ، کاربید بور
  • عادله معطی، جعفر جوادپور، منصور انبیاء، علیرضا بدیعی صفحه 45
    در تحقیق حاضر، آلومینای مزوپور، به روش خودچینشی القاء شده توسط تبخیر (EISA) با استفاده از حلال مناسب سنتز شد. نمونه های مزومتخلخل آلومینایی با استفاده از آلومینیوم ایزوپروپکساید و آلومینیوم نیترات به عنوان پیش ماده(جفت اسید وباز) در حضور کوپلیمر سه-بلوکه P123 به عنوان قالبگیر و حلال های اتانول و تتراهیدروفوران تهیه شدند. مشخصات فیزیکی نمونه ها با استفاده از جذب و واجذب نیتروژن (BET)، میکروسکوپ پروب روبشی (SPM)، طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، آنالیز حرارتی (DTA، TG) و پراش اشعه ایکس (XRD) بررسی شد. نتایج طیف سنجی مادون قرمز و آنالیز حرارتی، خروج کامل قالبگیر را حین عملیات حرارتی تایید نمود. نتایج جذب و واجذب نیتروژن نشان دادند که پودرهای سنتز شده در تتراهیدروفوران و اتانول، طبق دسته بندی آیوپاک به ترتیب نوع IV با هیسترزیس H2 و H3 هستند که حضور حفرات در محدوده مزو را تایید می نماید. پودرهای مزوپور در حضور اتانول و تتراهیدروفوران به ترتیب دارای سطح ویژه 100 و 120 مترمربع بر گرم و حجم حفرات 35/0 و 4/0 سانتیمترمکعب بر گرم بودند. نمودار توزیع اندازه حفرات (BJH) در حضورحلال تتراهیدروفوران، حفرات با توزیع اندازه باریک تری را نشان داد. در این تحقیق نشان داده می شود که تتراهیدروفوران در مقایسه با اتانول، نقش موثرتری در ایجاد یک ساختار یکنواخت دارد.
    کلیدواژگان: آلومینای مزوپور، خودچینشی القاء شده توسط تبخیر، اثر حلال، تتراهیدروفوران، جذب و واجذب نیتروژن
  • مهدی سلیمان زاده، بیژن افتخاری یکتا، واهاک کاسپاری مارقوسیان صفحه 53
    با افزودن اکسیدهایفسفر، زیرکونیم و منیزم بهترکیب شیشهای از خانواده ZnO-B2O3-SiO2، شیشه های اپال از گونه خودبه خودی تهیه شد. سپس میزان اپسیته نمونه ها با اندازه گیری درصد گذر نورتوسط طیف سنجی نور مرئی(UV-Visible Spectroscopy)تعیین شد. مقاومت شیمیایی نمونه هانیز در محیط قلیایی شدید بر پایه استاندارد ISO 695اندازه گیری شد. سازوکار اپال شدن در نمونه های حاوی P2O5جدایش فازی و در بقیه نمونه ها تبلور جزئی تشخیص داده شد. همچنین مشخص شد که نمونه حاوی ZrO2بهترین مقاومت شیمیایی را در بین بقیه نمونه ها داراست.در این نمونه فازهای زیرکونیا، گانیت و ویلمیت متبلور شده بودند.
    کلیدواژگان: اپک کننده، اسپکتروفتومتر نور مرئی، شیشه اپال، جدایش فازی، مقاومت شیمیایی
  • اعظم موسوی، محمد علی بهره ور، علیرضا آقایی صفحه 65
    پیزوسرامیک بدون سرب TiO3 Bi0.5 (Na1-xKx) 0.5 با نام مختصر BNKTx با مقادیر مختلف پتاسیم 24/0، 22/0، 20/0، 18/0x= به روش سنتز حالت جامد تهیه شد. بررسی فازی نمونه ها توسط پراش اشعه x نشان داد که تمامی ترکیب ها دارای ساختار پروسکایت خالص می باشند. در ادامه خصوصیات دی الکتریکی، فروالکتریکی و پیزوالکتریکی نمونه ها تعیین شد. افزایش مقدار پتاسیم سبب کاهش دمای قطبش زدایی Tdدر نمونه ها می شود. اندازه گیری حلقه پسماند در دمای اتاق نشان داد که بیشترین مقدار میدان وادارنده و قطبش پس ماند به ترتیب در نمونه های 18/0x= و 20/0x= بدست آمد. بررسی کرنش در میدان الکتریکی در دمای اتاق برای تمام نمونه ها انجام شد و بیشترین مقدار کرنش در نمونه 20/0x= برابر 13/0 درصد حاصل شد. کرنش در دمای نزدیک Td به مقدار بسیار بالای 36/0 درصد در نمونه 20/0x= رسید. بهترین خصوصیات دی الکتریکی و پیزوالکتریکی در نمونه 20/0x= نشان داد که ترکیب مذکور همان ترکیب مرز فازی مورفوتروپیک MPB در این سیستم می باشد.
    کلیدواژگان: پیزوالکتریک، بدون سرب، تیتانات بیسموت سدیم پتاسیم، مرز فازی مورفوتروپیک
  • حسین اثناعشری ایوری، هادی عربی صفحه 77
    در این مقاله نانوذرات اکسیدآهن به روش همرسوبی و با استفاده از NaOH به عنوان عامل رسوب دهنده سنتز شده است. خواص مغناطیسی ذرات توسط VSM اندازه گیری و تاثیر غلظت مواد واکنش دهنده بر خواص مغناطیسی و اندازه نانوذرات بررسی شده است. اندازه ذرات با استفاده از الگوهای اشعه X به کمک فرمول شرر و همچنین با استفاده از داده-های مغناطیسی محاسبه و با اندازه TEMمقایسه شده است. اندازه ذرات بدست آمده بین 8 الی 12 نانومتر و مغناطش اشباع آنها بین emu/gr65 الی emu/gr84 می باشد. مشخص گردید که کاهش نسبت غلظت NaOH به غلظت مجموع یونهای آهن باعث افزایش چشمگیر مغناطش اشباع ذرات می شود ولی اندازه آنها را به مقداراندکی افزایش می-دهد.
    کلیدواژگان: روش همرسوبی، خواص مغناطیسی، مگنتیت، نانوذرات مغناطیسی
|
  • Page 1
    As a high temperature structural ceramic، cermets exhibit less brittle than the ceramic-ceramic composites or the monolithic ceramics in presence of the ductile metal second phase. On the other hand، they have higher refractory، higher creep and thermo-mechanical resistance and higher abrasive resistance in comparable of metals. In the present study، Alumina-Chromium cermets with different proportions of Al2O3، Cr2O3 and Al، different ball-milling time and different heat treatment temperatures have been fabricated. In order to evaluate the optimum manufacturing conditions، specimens with different composition of ball-milled starting materials and for different times were subjected to DTA and TGA analysis. Obtained materials were characterized by microstrutural observations (SEM)، phase analyses (XRD)، mechanical properties measurements (toughness and strength- three point bending test) and by hardness testing (Vickers). The results of DTA show that for ball-milling more than two hours، there is a decreasing of intensity and temperature of exothermic peak relating to thermit reaction. Higher proportion of x in starting materials، 3xAl، xCr2O3، (1-x) Al2O3، cause increasing the density and strength until x=0. 5 and increasing toughness of sintered samples until x=0. 7. The hardness however، constantly decreases on increasing of the x value. In addition، the mechanical properties of sample with x=0. 5 is improved by increasing of the sintering temperature to 1550 °C. he difference between thermal expansion coefficient of the metallic and ceramic phase، oxidation of the chromium phase، low wetting of alumina by chromium phase and a coarser structure are the principle responsible for decreasing of properties in higher value of x and high sintering temperature.
    Keywords: alumina base cermets_chromium_ball – milling_sintering_combustion synthesis_mechanical properties
  • Page 17
    In this article، the effect of type and content additive on sintering behavior and properties of translucent alumina ceramics were investigated. α-Al2O3 nanopowder with various content of additives (MgO، La2O3)، was compacted under a pressure of 300MPa and was sintered at temperatures of 1700 and 1875 ºC. The microstructure of sintered samples were studied by scanning electron microscope (SEM) and Optical microscope. The results indicate that with increasing content of MgO increase formation of Spinel secondary phase within grains that these flaws act as points of scattering and reduce the transparency of the sample. With increase La2O3 alumina grains with almost no pores trapped in، become fine and compact. Alumina codoped with 0. 12%wt MgO and 0. 2%wt La2O3 sintered at 1750 °C for 1 h show maximum transmittance 60%، hardness 1840 VHN and relative density 99. 95%.
    Keywords: Powder metallurgy, translucent ceramics, Alumina, La2O3, MgO
  • Page 25
    In this study، mechanical milling was used to synthesize nanostructured Al2024 and Al2024-B4C nanocomposite powders in attrition mill under argon atmosphere up to 50 h. The mechanically milled powders were extruded at an extrusion ratio of 10:1. X-ray diffraction (XRD)، tensile and hardness tests were used to characterize the powders and hot extruded samples. The morphology of the mechanically milled powders was also investigated by transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM). Results showed that the addition of B4C particles accelerate the milling process، leading to a faster work hardening rate and fracture of aluminum matrix. Furthermore، the results revealed a lower elongation، higher strength and hardness for Al2024-B4C nanocomposite in contrast to the coarse grained Al2024 and nanostructured Al2024 matrix.
    Keywords: Al2024, B4C nanocomposite, mechanical milling, hot extrusion, Boron carbide
  • Page 45
    In this study، mesoporous alumina powder was synthesized by evaporation-induced self-assembly (EISA) method in the presence of two different solvent types، including ethanol and tetrahydrofuran. The alumina powder was prepared using aluminum isopropoxide and aluminum nitrate as precursors and Pluronic P123 as a polymer template for the self-assembly. As-prepared powders were characterized by thermal analysis (DTA/TG) and fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). After calcination at 400 ºC for 8 h، the samples were evaluated using nitrogen adsorption- desorption isotherms، small and wide angle X-ray diffraction، scanning probe microscopy and high resolution transmission electron microscopy. The results of FTIR and DTA/TG confirmed elimination of the surfactant after calcination. The nitrogen adsorption-desorption isotherms showed type IV، which is a characteristic of mesoporous materials. The prepared sample in ethanol and tetrahydrofuran showed H2 and H3 hysteresis loops characteristic، indicating wormlike and slit-like pores، respectively. The surface area and pore volume for the prepared samples in ethanol were 100 m2/g and 0. 35 cm3/g and those for the prepared samples in tetrahydrofuran were 120 m2/g and 0. 4 cm3/g، respectively. The BJH results showed a narrower pore size distribution when tetrahydrofuran was used as solvent.
    Keywords: Mesoporous alumina, Evaporation induced self, assembly (EISA), Solvent effect, Tetrahydrofurane(THF), Nitrogen adsorption, desorption
  • Page 53
    Spontaneous opal glasses were synthesized by addition of ZrO2، P2O5 and TiO2 to a base glass composition of the system ZnO-B2O3-SiO2. The opacity of the samples was measured by UV-Visible spectrophotometry and their chemical resistance was determinedina harsh alkaline environment، according to ISO 695. Based on the microstructural analysis، while addition of P2O5 led to a liquid-liquid phase separation، addition of ZrO2 and TiO2 led topartially crystallized glasses. Furthermore، The ZrO2bearing glass، which opacified through crystallization of zirconia، willemite and gahnite، showed the best chemical resistance.
    Keywords: chemical durability, phase separation, opacifier, opal glass, spectrophotometer
  • Page 65
    Lead free Bi0. 5 (Na1-xKx) 0. 5TiO3 piezoceramics (BNKTx) with various amount of potassium (x=0. 18، 0. 20، 0. 22 and 0. 24) around morphotropic phase boundary (MPB) were prepared via a conventional solid state reaction. The crystal structure، electrical properties and strain were significantly influenced by the amount of K+ substitution. The XRD patterns revealed that by increasing K+ amount the tetragonal phase increased as well as more K+ content resulted in the enhanced piezoelectric properties، a large piezoelectric constant d33=195 pC/N was obtained at x=0. 20، however depolarization temperature (Td) reached to 100 oC. The BNKTx ceramics exhibited high remnant polarization Pr= 37. 50 µC/cm2 of the MPB composition (x=0. 20). The increase of K+ content destabilized the ferroelectric order of the BNKTx ceramics، leading to degradation of the remnant polarization، reduction of coercive field and changing the shape of hysteresis loop towards antiferroelectric phase. An outstanding large electric field induced strain (S=0. 13%) under 1 kV/mm and normalized strain d_33^*= 1320 pm/V were obtained at the MPB for x=0. 20
    Keywords: Piezoelectric, Lead, free, BNKT, Strain
  • Page 77
    Iron oxide nanoparticles were synthesized by coprecipitation method using NaOH as precipitation agent. Magnetic properties of nanoparticles were measured by VSM. The effect of concentration of reactants on the size and magnetic properties of nanoparticles was investigated. The size of particles was calculated by Sherrer formula and magnetic data، and then compared with the size of nanoparticles obtained by TEM. The size of produced nanoparticles ranged from 8 to 12 nanometer and their saturation magnetizations were between 65 to 84 emu/gr. It was found that decrease of concentration ratio of NaOH to iron ions increases the saturation magnetization of nanoparticles significantly، but not their size.
    Keywords: COPRECIPITATION METHOD, MAGNETIC PROPERTIES, MAGNETITE, MAGNETIC NANOPARTICLES