فهرست مطالب

علم و مهندسی سرامیک - سال سوم شماره 3 (پاییز 1393)
  • سال سوم شماره 3 (پاییز 1393)
  • تاریخ انتشار: 1393/08/11
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهدی محسنی، علیرضا میرحبیبی* صفحه 1
    در پژوهش حاضر خواص الکتریکی و شیمیایی مینای مناسب برای پوشش دادن مقاومت سیم پیچی شده نیکل-کروم مورد بررسی قرار گرفت. برای یافتن پوشش مناسب، ترکیب های مختلفی از مینا ها بررسی شد. نتایج نشان داد که ترکیب حاوی یک درصد وزنی اکسیدکبالت و سه برصد وزنی اکسیدکروم با دمای پخت C°840 ترکیب بهینه می باشد. تغییر هدایت الکتریکی مینا با دما با استفاده از دستگاه طراحی شده توسط محققین و رابطه Rasch-Hinrichsen اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش دما تا C ̊275 هدایت الکتریکی مینا به Ω-1.cm-160/7-10 می رسد. اندازه گیری استحکام دی الکتریک مینا نشان داد که ولتاژ شکست پوشش برابر با KV/cm100 می باشد. بررسی پایداری شیمیایی پوشش که بر اساس افت وزن در واحد سطح پوشش و در محیط هایی با pH مختلف انجام شد نشان داد که بیشترین پایداری شیمیایی در محیط آبی یا محیط با pH خنثی می باشد.
    کلیدواژگان: مینا، نیکل، کروم، هدایت الکتریکی، استحکام دی الکتریک، پایداری شیمیایی
  • سارا خمسه*، حسام الدین عراقی، مهدی قهاری، اکبر رفیعی، محمدعلی فقیهی ثانی صفحه 11
    لایه های نازک اکسید وانادیم(VOx) در سیستم کند و پاش مغناطیسی جریان مستقیم تهیه شدند. به منظور دستیابی به فازهایمختلف از اکسید وانادیم، نمونه ها تحت دماها و اتمسفرهای مختلف آنیل شدند. در ابتدالایه های نازک اکسید وانادیم(VOx)بدست آمده در دو دمای مختلف 450 و 500oC آنیل شدند. هر دو لایه شامل ترکیبی از فازهای VO2(M) و V2O5 بودند. فاز غالب در دمای 450oC فاز VO2(M) بود که در دمای 500oC به فاز V2O5 تبدیل شد. در مرحله ی بعد لایه های نازک اکسید وانادیم)(VOx در دو فشار 2 و 5 torr در دمای 450oC آنیل شدند.نتایج حاصل نشان داد که فشار لایه نشانی تاثیر چندانی بر ساختار کریستالی پوشش نهایی ندارد در عوض لایه نازک اکسید وانادیم)(VOxتهیه شده تحت فشار کندو پاش پایینتر دارای اندازه دانه کوچکتر و مقادیر سختی و مدول یانگ بالاتر بود. سپس اثرات اتمسفر آنیل بر ریزساختار و خواص لایه های نازک اکسید وانادیم)(VOx تهیه شده در فشار کندوپاش 2 torr و آنیل شده در دمای 450oC مورد بررسی قرار گرفت. اتمسفر آنیل تاثیر چندانی بر ساختار کریستالی لایه ها نداشت و هر دو لایه شامل مخلوطی از فازهای VO2(M) و V2O5 بودند. احتمال آن می رود که بخشی از فازهای شکل گرفته در سیستم به صورت آمورف باشند. لایه نازک اکسید وانادیم)(VOx آنیل شده تحت اتمسفر اکسیژن دارای اندازه دانه کوچکتر و خواص مکانیکی بهتر بود. نتایج حاصل از مطالعه حاصل نشان داد که شرایط لایه نشانی و آنیل تاثیر به سزایی بر ریزساختار و خواص مکانیکی لایه های نازک اکسید وانادیم(VOx) دارند.
    کلیدواژگان: کند و پاش مغناطیسی، اکسید وانادیم(VOx)، دمای آنیل، فشار کندوپاش، اتمسفر آنیل، لایه نازک، ریزساختار
  • اسماعیل صلاحی*، ایمان مباشرپور، فاطمه عسجدی صفحه 21
    یکی از روش های مفید برای حذف فلوراید از آب، استفاده از روش جذب است. هیدروکسی آپاتیت یکی از جاذب های پر بازده بوده و خواص جذبی آن در سال های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به روش هم رسوبی تهیه و برای بررسی فازی از آنالیز پراش پرتو ایکس و شناسایی گروه های عاملی از طیف نگاری فروسرخ استفاده شد. اندازه و شکل ذرات توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری دیده شد. نتایج تشکیل نانوذرات میله ای با قطر کمتر از 10 نانومتر و طول حدود 20 نانومتر از هیدروکسی آپاتیت را تایید کردند. برای بررسی جذب فلوراید توسط هیدروکسی آپاتیت، آزمایش های غیرپیوسته با تغییر دما، غلظت های گوناگون ماده جاذب، غلظت اولیه فلوراید و اسیدیته انجام شد. مقدار فلوراید باقی مانده در محلول با آنالیز کروماتوگرافی تعیین شد. مدل فرندلیش به عنوان مدل تکدمای حاکم بر این فرایند انتخاب شد. با بررسی سه مدل سینتیکی شبه درجه یک، شبه درجه دو و درجه دو مشخص شد که جذب شدن فلوراید بر سطح هیدروکسی آپاتیت از مدل درجه دوم پیروی می کند. در ادامه انتالپی، انتروپی و انرژی آزاد گیبس با معادلات ترمودینامیکی محاسبه شد.
    کلیدواژگان: هیدروکسی آپاتیت، فلوراید، جذب، نانوساختار
  • حامد روغنی ممقانی، سید علی طیبی فرد*، اصغر کاظم زاده، لیلا نیکزاد صفحه 35
    پودر نانوکامپوزیت SiC-B4C به صورت درجا و به روش سنتز خود احتراقی فعال شده ی مکانیکی با نسبت مولی 1 به 1 سنتز شد. مواد اولیه شامل سیلیسیم، گرافیت، اکسید بور و منیزیم بودند. از مواد اولیه پس از توزین و آسیا کاری، بوسیله پرس سرد تک محور نمونه تهیه شد. نمونه ها در کوره تیوبی با اتمسفر تحت کنترل آرگون و دمای °C900 سنتز شدند. جهت حذف اکسید منیزیم از اسید شویی بوسیله اسید کلریدریک استفاده شد. آنالیز XRD از محصول سنتز و اسید شویی شده نشان دهنده موفقیت اسید شویی در تخلیص محصول واکنش احتراقی بود. با تحلیل الگوی پراش محصول اسید شویی شده، میانگین اندازه بلورک های کاربید سیلیسیم و کاربید بور زیر nm15 محاسبه شدند. تصاویر SEM و TEM نشان دهنده تشکیل کامپوزیت سنتز شده از دانه ها و بلورک های نانومتری بودند. طبق آنالیز اندازه ذره از محصول اسید شویی شده، 5/91% از ذرات نانوکامپوزیت سنتز شده زیر nm500 و 6/42% زیر nm100 بودند. چگالش پودر نانوکامپوزیت SiC-B4C سنتز شده با استفاده از روش سینترینگ جرقه پلاسما (SPS) در دمای °C1700و اتمسفر کنترل شده آرگون انجام شد. قطعه به دست آمده دارای چگالی بالک 26/73% و چگالی ظاهری 83/97% نسبت به چگالی پودر کامپوزیت بود. میکروسختی و استحکام خمشی نمونه سینتر شده به ترتیب GPa5 و MPa260 اندازه گیری شد. نتایج آزمون میکرو سختی و استحکام خمشی نشان دهنده تاثیر بیشتر تخلخل ها بر کاهش مقدار سختی نسبت به کاهش استحکام خمشی بود. الگوی XRD تهیه شده از نمونه سینتر شده نشان دهنده پایداری کامپوزیت SiC-B4C در دمای سینترینگ و خلوص مناسب نمونه بود.
    کلیدواژگان: کاربید سیلیسیم، کاربید بور، نانوکامپوزیت، سنتز خود احتراقی فعال شده مکانیکی، سینترینگ جرقه پلاسما
  • سعید آهنگری، رحیم نقی زاده*، حمیدرضا رضایی صفحه 47
    آلودگی آب بدلیل فعالیت های صنعتی توسط یون های فلزات سنگین مسئله مهمی در دنیای امروز می باشد که برای رفع آن از روش های مختلف مثل استفاده از جاذب های کربن فعال، زئولیت ها، ضایعات کشاورزی، محصولات فرعی صنعت و دیگر مواد طبیعی و سنتزی استفاده می شود. در این تحقیق آلومینوسیلیکات های کلسیمی حاصل از سنتز شیمیایی و کلسینه شده در دماهای مختلف °C1000 -600 برای رفع یون نیکل از محلول آبی مورد استفاده قرار گرفت. از میان ترکیب ها مختلف سنتز شده نمونه کلسینه شده در °C600 دارای 9/40=CaO، 2/37=Al2O3، 9/21=SiO2 درصد وزنی که آمورف بود (کد C2AS-6) برای جذب نیکل مناسب تشخیص داده شد. آزمایش های جذب به صورت بچی، در دمای محیط و نسبت جامد/محلول g/ml 002/0 با غلظت های کاتیون نیکل mg/l 70-30 در زمان های مختلف 20 دقیقه تا 24 ساعت انجام شد. مدل های جذب لانگمویر و DKR تطابق خوبی با نتایج این تحقیق داشتند. ظرفیت ماکزیمم جذب mg/g 2/21 و انرژی جذب KJ/mol 2/11 بدست آمد که نشان می دهد جذب به صورت تک لایه ای از یون های نیکل در مواضع مناسب ذرات جاذب C2AS انجام می گردد و مکانیزم تبادل یونی نیکل با کلسیم هنگام تماس ذرات جاذب با محلول مسئول کاهش و رفع آلودگی یون نیکل می باشد.
    کلیدواژگان: روش شیمیایی، جذب کاتیونی، سیستم CaO:Al2O3:SiO2، تبادل یونی
  • مهران غفاری، اسماعیل صلاحی*، فرهاد گلستانی فرد صفحه 63
    بدنه های متراکم کاربیدسیلیسیم به کمک فاز مایع حاصل از Al2O3-Y2O3 در دماهای بالاتر از 1800 درجه سانتی-گراد تهیه می شوند. در میان سیستم های گوناگونی که برای پدید آمدنحالت تراکم بدنه های کاربیدسیلیسیم مورد استفاده قرار گرفته اند، اکسیدهایعناصر قلیایی خاکی و آلومینا مورد توجه بوده است. مذاب کلسیم آلومیناتی به خوبی سطح ذرات کاربیدسیلیسیم را تر کرده و حالت تراکم پدید می آورد. در این پژوهش با استفاده از اکسید کلسیم (درصدهای کمتر از7 درصد) به همراه آلومینا و در دمای 1680 درجه سانتی گراد، بدنه متراکم کاربیدسیلیسیم تهیه و بررسی شد. نتایج نشان می دهند که در محیط نیتریدی می توان از این سیستم برای سینتر کاربیدسیلیسیم بهره گرفت. شواهد نشان می دهند کهفازهای نیتریدی در برخی نمونه هاتشکیل شده و تغییرات زیادی در ترکیب فازها دیده می شود. در این کار پژوهشی، بدنه کاربیدسیلیسیم با استحکام بالاتر از 430 مگاپاسکال و تخلخل صفر تهیه شد.
    کلیدواژگان: کاربیدسیلسیم، سینتر شدن، فاز مایع، بدنه متراکم
  • امید علیزاده، مهرداد کوکبی*، رضا پورصالحی صفحه 73
    محافظت از آنتن در برابر عوامل خارجی (باد، باران و برخورد اشیا و پرندگان) توسط رادوم صورت می گیرد. به منظور ساخت رادوم با توان کارکرد در دمای زیاد (بیش از 1000 درجه سانتیگراد)، مناسب پرنده های مافوق صوت (10-5 ماخ)، از سرامیک های مهندسی استفاده می شود. رادوم علاوه بر خواص مکانیکی قابل قبول، باید از ثابت دی الکتریک و تانژانت اتلاف مناسب برخوردار باشد تا بر عملکرد آنتن تاثیر منفی نگذارد. ایجاد تخلخل در قطعات سرامیکی، خواص الکتریکی آن ها را تحت تاثیر قرار می دهد و موجب کاهش ثابت دی الکتریک می شود که امری مطلوب است، ولی استحکام خمشی این قطعات را کاهش می دهد که نامطلوب است. در این پژوهش با استفاده از سیالون بتا نمونه هایی با میانگین اندازه تخلخل کم تر از 200 نانومتر که بیش از 30% تخلخلها قطری کم تر از 100 نانومتر دارند، با استفاده از آسیابکاری پودر سیالون بتا در محلول مونومر و آب به مدت 10 ساعت و اعمال فشار MPa 20 ساخته شد. نتایج آزمون مایکروویو نشان می دهد که ثابت دی الکتریک نمونه ساخته شده در بازه 12-8 گیگاهرتز با 20 درصد تخلخل برابر با 3/5 و تانژانت اتلاف آن کم تر از 04/0 است که مقادیر مطلوبی محسوب می شوند.
    کلیدواژگان: ثابت دی الکتریک، قالب ریزی ژل، رادوم، سیالون بتا، نانو متخلخل
|
  • Page 1
    In present work a tested enamel coat for Ni-Cr wire-wound resistor is studied for its electrical and chemical properties. In the present work it is tried to find appropriate coating by testing different compounds. Results showed that the optimum enamel is the compound with 1 wt% cobalt oxide، 3 wt% chromium oxide and firing temperature 840˚C. Variation of the electrical conduction of the enamel with temperature is measured by an instrument designed by Rasch-Hinrichsen et al. Results indicate that with increasing the temperature to 275˚C electrical conduction reaches to 10-7. 60 Ω-1. cm-1. Dielectric strength test shows 100 KV/cm for breakdown voltage. Weight loss in different liquids with various pH shows that the most chemical resistance is yielded in water and for neutral pH.
    Keywords: enamel, Ni, Cr, electrical conduction, Dielectric strength, chemical durability
  • Page 11
    Vanadium oxide (VOx) thin films prepared in a direct current magnetron sputtering system. In order to get different vanadium oxide phases the films anneled under different temperature and atmospheres. At first vanadium oxide (VOx) thin films annealed at two temperatures of 450 and 500oC. Mixed structure of VO2 and V2O5 phases formed in both samples while VO2 phase was the main phase at 450oC and changed to V2O5 phase at annealing temperature of 500oC. In the next step vanadium oxide (VOx) thin films prepared under two sputtering pressures of 2 and 5 torrand then annealed at 450oC. The results revealed that sputtering pressure doesnot have a big impact on crystal structure of vanadium oxide thin films. However، vanadion oxide thin films that prepared at lower sputtering pressure shows smaller grain size and higher hardness and Young،s modulus. Then the effects of annealing atmosphere (air and oxygen atmospheres) on microstructure and properties of vanadium oxide thin films that prepared at sputtering pressure of 2 torr and anneled at 450oC was investigated. It was shown that annealing atmospheredoesnot affect crystal structure of the films while mixed structure of VO2 and V2O5 in both samples. There is a possibility that some phases have been formd in amorphous. Vanadium oxide (VOx) thin film which anneled under oxygen، showed smaller grain size and better mechanical properties. The results of current study showed that deposition and annealing conditions have a big impact on microstructure and mechanical properties of vanadium oxide (VOx) thin film.
    Keywords: magnetron sputtering, vanadium oxide(VOx), annealing temperature, sputtering pressure, annealing atmosphere, thin film, microstructure
  • Page 21
    The most extensively used de-fluoridation process is the adsorption process. Hydroxyapatite is a high efficiency adsorbent and its adsorption properties attract attention recently. In this research، nanostructured calcium hydroxyapatite (HAp) were synthesized by co-precipitation method and characterized using TEM، XRD، FTIR methods. The analysis confirms the formation of pure nanorods hydroxyapatite with the diameter of less than 10 nm and length of about 20 nm. The adsorption capacity of the nano- HAp was investigated for the de-fluoridation of fluoride contaminated water using a batch equilibrium procedure. The various parameters such as pH، contact time، initial fluoride concentration and temperature were varied as part of the study to investigate their effects on the fluoride adsorption capability of the nano-HAp material. Residual fluoride level was measured using ion-chromatography analysis. The Freundlich model was obtained as describing isotherm model. Investigation of three kinetics model of pseudo first، pseudo two and two proved that the adsorption of fluoride ions on hydroxyapatite follows the second order model. The enthalpy، entropy and Gibbs free energy of the process were calculated by thermodynamic equations.
    Keywords: Hydroxyapatite, fluoride, adsorption, nanostructure
  • Page 35
    SiC-B4C nanocomposite with 1:1 molar ratio synthesized in situ by mechanically activated SHS method. Raw materials include Si، B2O3، Mg and graphite. Weighed and milled raw materials pressed by uniaxial cold press to prepare samples. Green compacts samples synthesized in tube furnace with argon gas flow at 900 °C. MgO is one of products of B2O3 reduction by Mg. Synthesized MgO eliminated by hydrochloric acid solution leaching. XRD analysis from synthesized and leached products indicated successful of acid leaching to purify the reaction products. Average crystallite size of leached products calculated less than 15 nm by XRD pattern analysis of leached products. SEM and TEM micrographs indicated the formation of synthesized composite from nanometer grains and crystallites. 91. 5% of synthesized nanocomposite particles were less than 500 nm and 42. 6% were less than 100 nm according to particle size analysis of acid leached products. SiC-B4C nanocomposite powder condensed by spark plasma sintering (SPS) with argon gas atmosphere at 1700 °C. Bulk and apparatus density of obtained part were 73. 26% and 97. 83% respectively compared to the composite powder density. Microhardness and flexural strength of sintered sample، determined 5 GPa and 260 MPa، respectively. Results of microhardness and flexural strength analysis indicated a greater effect of porosities on decrease of the hardness than the flexural strength. XRD pattern of sintered part indicated stability of synthesized SiC-B4C composite at sintering temperature and proper purity.
    Keywords: SiC, B4C, Nanocomposite, Mechanical Activated SHS, Spark Plasma Sintering (SPS)
  • Page 47
    Pollution of water with heavy metals as a result of industrial activities is a serious problem in the new century. Various methods such as ion exchange and adsorption with different material such as active carbon، zeolites، agricultural waste، industrial by-product and other natural or synthesized compounds have been used for the removal of heavy metals from waste waters. In this study، various compounds in CaO: Al2O3: SiO2system were obtained from chemical route and after calcination at 600-1000 ℃were used for uptake of Ni2+ cation from aqueous solution. From different synthesized compounds، calcined sample at 600℃ with chemical analysis CaO=40. 9%، Al2O3=37. 2% and SiO2=21. 9% wt. (C2AS-6 sample) were selected for removal of Ni2+ pollutant. Uptake experiments were performed with batch method at room temperature and at a solid: solution ratio of 0. 002g/mlwith Ni2+cation concentrations 30-70 mg/l at constant time 20 min to 24hr. It was found that the Langmuir and DKR models best fit with results of this research. Maximum adsorption capacity equal 21. 1 mg/g and mean energy of adsorption equal 11. 2 KJ/mol were obtained in this study. These results represent that monolayer coverage of Ni2+ on C2AS sample formed during contact of sample with solution and exchange cation mechanism responsible for proper removal of Ni2+ polluant from aqueous solution.
    Keywords: Chemical route, Cation uptake, CaO:Al2O3:SiO2system, cation exchange
  • Page 63
    Dense siliconcarbide bodies can be prepared by liquid phase sintering at temperatures higher than 1800C. many systems are innovated to achieve such bodies in which the combination of earth alkaline oxides and alumina are interested more. The liquid of calcium aluminates wet the silicon carbide surface very well and can result in dense product. In this survey dense silicon carbide body is prepared using less than 7% calcia at 1680C at nitrogen atmosphere. Results show that nitride phases are produced along with some gaseous phases and hence there is a considerable change in phase constituents of samples. Samples with a zero porosity and strength up to 430 MPa are attained.
    Keywords: silicon carbide, sintering, liquid phase, dense bodies
  • Page 73
    Antenna protection against external factors (e. g. wind، rain، and objects colliding) is done by radome. In addition to acceptable mechanical properties، radome should satisfy suitable electrical properties such as dielectric constant and loss tangent to prevent negative effect on antenna performance. In order to build radome to be utilizing at high temperatures (over 1000 °C)، for flying objects with hypersonic speed (5 to 10 Mach)، engineering ceramics are used. Porosity affects the electrical and mechanical properties of articles. It simultaneously reduces the dielectric constant and flexural strength. In this study porous ceramic articles of beta-Sialon were fabricated by ball milling beta-Sialon powder، monomers and water for 10 hours and under 20 MPa uniaxial pressure. Average porosity size of this sample is 200 nm with 30% of its porosities are below 100 nm. Dielectric constant and loss tangent of this sample with 20% porosity in 8-12 GHz is 5. 3 and 0. 04، respectively.
    Keywords: Dielectric Constant, Gel, Casting, Radome, beta, Sialon, Nanoporous