فهرست مطالب

علم و مهندسی سرامیک - سال سوم شماره 4 (زمستان 1393)
  • سال سوم شماره 4 (زمستان 1393)
  • تاریخ انتشار: 1393/11/28
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سارا خمسه *، حسام الدین عراقی صفحه 1
    به منظور بررسی امکانپذیری جایگزینی پوششهای جدید با کروم سخت، لایه های نازک نیترید کروم در سیستم کند و پاش تهیه شدند. نتایج بدست آمده نشان داد که ریز ساختار پوششها به شدت به فشار نسبی گاز واکنشی وابسته است. با افزایش فشار نسبی گاز واکنشی (N2)P در سیستم، در ابتدا فاز نیترید شکل می گیرد ولی با افزایش بیشتر گازهای واکنشی، پوششها نظم کریستالی خود را از دست داده و حالت آمورف پیدا می کنند. تغییر نسبت N2/Ar باعث کاهش اندازه ی دانه ی پوششها شد در حالیکه تاثیر چندانی بر ثابت شبکه ی پوششها نداشت. سختی پلاستیک نمونه ها با افزایشنسبی گاز واکنشی افزایش یافت که در ارتباط مستقیم با اندازه دانه ی پوششها و رابطه ی هال-پچ بود. این رابطه در نمونه ی دارای بیشترین مقدار نیتروژن صادق نبود که با اندازه ی دانه ی بیش از حد کوچک آن و افزایش عیب مرزدانه ای نسبت داده شد. نتایج بررسی مقاومت اکسایش پوشش CrN با بالاترین مقدار سختی نشان داد که این پوشش در دمای 600oC بطور کامل اکسید و در دمای 800oC بطور کامل از سطح جدا می شود. به نظر می رسد که با کنترل شرایط لایه نشانی دستیابی به پوششهای CrN با خواص مکانیکی بهتر از کروم سخت امکانپذیر است و این پوشش می تواند از نظر خواص مکانیکی جایگزین مناسبی برای کروم سخت باشد ولی از نظر مقاومت اکسایش این پوشش جایگزین مناسبی برای کروم سخت نیست.
    کلیدواژگان: نیترید کروم، کروم سخت، لایه نازک، خواص مکانیکی، مقاومت اکسایش
  • فرناز کبودوند، حمیدرضا رضایی *، جعفر جوادپور صفحه 9
    نیاز به آب سالم، نیاز همیشگی تمام جوامع بوده و است هرچند که دسترسی به آن همواره میسر نیست. یکی از عواملی که این دسترسی را با مشکل مواجه می کند وجود کاتیون های سنگین مانند Ca2+ در منابع آب است که خود از مشکلات مهم زیست محیطیبه شمار می رود. این کاتیون های سنگین به روش های گوناگونی قابل جداسازی هستند که در این مقاله به بررسی نحوه-ی استفاده از زئولیت ها به خصوص زئولیت سنتزی LTA جهت نیل به این هدف پرداخته شده است. دلیل انتخاب زئولیت LTA جهت جداسازی کاتیون های Ca2+ موجود در آب خاصیت تبادل یونی انتخابی بالای آناست. بدین منظور، سنتز هیدروترمالی زئولیت LTA در اتوکلاو تفلونی با توجه به فرمول ژل 3.5Na2O:Al2O3:2SiO2:200H2Oصورت پذیرفته است که در این پژوهش از لادوکس (Ludox)به عنوان منبعSiو آلومینیوم ایزوپروپکساید (Al.isopropoxide)به عنوان منبع Alدر کنارNaOHاستفاده نموده ایم. با بررسی نتایجXRDو SEMنمونه ها در شرایط متفاوت دمایی و زمانی، دمای 65 درجه سانتی گراد و مدت زمان 28 ساعت را برای فرمولاسیون ژل 3.5Na2O:Al2O3:2SiO2:200H2Oبه عنوانشرایط بهینه ی سنتزLTAبر گزیده شد. پس از اتمام عمل سنتز، میزان جذب کاتیون های Ca2+را اندازه گیری نموده و سپس با انجام تبادل یونی و جانشین نمودنیونNa+با یون +Li، فرایند جداسازی و جذب یونCa2+ بهبود بخشیده شده است. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان می دهد که استفاده از روش پیشنهادی می تواند پس از فعال سازی، میزان جذب یون کلسیم را در بهترین حالت تاحدود 2 برابر افزایشدهد. در انتها، با تکرار آزمایش در شرایط دمایی گوناگون،نتایج به دست آمده مورد مقایسه قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: زئولیتLTA، تبادل یونی، کاتیون های کلسیم، جداسازی کاتیون های سنگین
  • نرگس یزدانی، علیرضا ذاکری * صفحه 19
    پوسته ی برنج یکی از دورریزهای کشاورزی است که سالانه حجم قابل توجهی را به خود اختصاص می دهد. این ماده در عین حال، یکی از منابع اصلی سیلیکا است و می تواند به عنوان ماده اولیه در تولید محصولات سیلیکون دار مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق از خاکستر حاصل از احتراق پوسته ی برنج برای سنتز کاربید سیلیسیم استفاده شده است. مخلوط پودر گرافیت و خاکستر پوسته برنج با نسبت معین در آسیای سیاره ای فعال سازی شد و مخلوط حاصل به شکل قرص فشرده در اجاق مایکروویو خانگی مورد تابش قرار گرفت. مقدار گرافیت (5/1 تا 5/2 برابر استوکیومتری)، زمان آسیاکاری (1 تا 20 ساعت) و فشار پرس (102 تا 374 مگا پاسکال) به عنوان متغیرهای آزمایش انتخاب شدند و ساختار فازی نمونه های آزمایش توسط آنالیز پراش اشعه ایکس مورد شناسایی و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که گرمایش مایکروویو نقش تعیین کننده ای در واکنش سنتز ایفا می نماید. در الگوی پراش پرتو ایکس نمونه های فعال شده به مدت 1 و 4 ساعت، اثری از کاربید سیلیسیم مشاهده نشد، اما در نمونه های فعال شده به مدت 10 و 20 ساعت پیک های مربوط به α-SiC به نشانه ی انجام واکنش سنتز شناسایی شدند. به علاوه، معلوم شد که شدت پیک های فاز مذکور با افزایش زمان فعال سازی بیشتر شده است. همچنین مشخص شد که مقدار گرافیت مصرفی تاثیر به سزایی در شکل گیری محصول کاربید سیلیسم دارد.
    کلیدواژگان: خاکستر پوسته ی برنج، گرمایش مایکروویو، کاربید سیلیسیم، فعال سازی مکانیکی
  • فرشته بیات، علی بیت اللهی *، محمد میرکاظمی صفحه 29
    در این پژوهش کرات مزومتخلخل اکسید قلع (SnO2) با استفاده نانوذرات پلی استایرن (PS) و سورفکتانت کاتیونی CTAB سنتز شد. تاثیر دما، اتمسفر و رژیم حرارتی کلسیناسیون بر مورفولوژی ذرات حاصل مورد بررسی قرار گرفت. کرات مزومتخلخل SnO2سنتز شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)، آنالیز جذب و واجذب نیتروژن، پراش اشعه ایکس و طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پس از کلسیناسیون در دمای Co500 کرات مزومتخلخل اکسید قلع با ابعادی در محدوده nm30-20 با سطح ویژه m2/g278/113 حاصل می شود.
    کلیدواژگان: اکسید قلع، مزو تخلخل، پلی استایرن، CTAB
  • سید علی میرصالحی، علیرضا خاوندی *، شمس الدین میردامادی، محمدرضا نعیمی جمال، سید محمد کلانتری صفحه 35
    امروزه نانوکامپوزیت ها بخصوص کامپوزیت های زمینه پلیمری به دلیل خواص نزدیک به بافت استخوان کاربردهای فراوانی بعنوان جایگزین استخوان در پزشکی پیدا کرده اند. در این پژوهش، ابتدا نانوکامپوزیت به روش اختلاط در فاز مذاب با کمک روغن پارافین با درجه ی پزشکی به عنوان کمک ذوب فاز زمینه و با استفاده از دستگاه مخلوط کن داخلی با مقادیر مختلف 10، 20، 30، 40 و wt.% 50 از نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت در دمای o C 180، ساخته شد. در ادامه، خواص زیست-سازگاری نمونه ها توسط آزمون های آلیزارین رد، آلکالین فسفاتاز و چسبندگی سلولی با استفاده از سلول های استئوبلاست با رده ی سلولی MG-63، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از آزمون های زیست سازگاری و بررسی های انجام شده توسط میکرسکوپ الکترونی روبشی نشان دهنده عدم سمیت، زیست سازگاری و برهمکنش مناسب بین سطح نمونه ها و سلول های MG-63، بخصوص نمونه با wt.% 50 نانوذرات هیدروکسی آپاتیت، است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، خواص زیست سازگاری، آلیزارین رد، آلکالین فسفاتاز، سلول استئوبلاست
  • وحیده تیزجنگ *، سارا بنی جمالی، بهمن میرهادی صفحه 51
    هدف از این پژوهش، بررسی رفتار زینتر پذیری، خواص مکانیکی و ریزساختارسیستم هایشیشه سرامیک CaO-P2O5-Na2O-TiO2(CPNT)وCaO-P2O5-MgO-SiO2-F(CPMSF)و همچنین کامپوزیت تلفیق شده از دو سیستم مذکورمی باشد. در این راستا، کامپوزیتCPMSF:CPNT با نسبت وزنی 60:40 به روش زینتر مخلوط پودر شیشه سیستم های پایه تهیه شد. رفتارزینترپذیری و تبلور سیستم های پایه و کامپوزیت با استفاده از آزمون پراش پرتو ایکس((XRD و آنالیز حرارتی افتراقی(DTA) بررسی شد. ارزیابی خواص مکانیکی نمونه های کاملازینترشده، حاکی از افزایش مقادیر استحکام خمشی و میکروسختی نمونه های کامپوزیت در مقایسه با شیشه های پایه بود.مقادیر استحکام خمشی و میکروسختی کامپوزیت مذکور به ترتیب MPa1/154 و VHN683 به دست آمد.همچنین، کامپوزیت های ذکر شده دارای قابلیت ماشینکاری شوندگی متوسط بدون وقوع شکست بوده که این خود حاکی از آن میباشد که کامپوزیت مذکور،توانایی لازم جهت کاربرد به عنوان کاشتنی دربدن را دارا میباشند. جهت بررسی ریزساختار از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد.
    کلیدواژگان: شیشه سرامیک، زینترپذیری، تبلور، خواص مکانیکی
  • احسان رزم، حسین سرپولکی *، حسین قصاعی صفحه 61
    سیلیس ذوبی نوعی آمورف سیلیس و یا اکسید سیلیسیم است که به طور معمول از ذوب کردن سیلیس و سریع سرد کردن آن به دست می آید. این ماده دارای چگالی حدود g/cm3 2/2 و نقطه ی نرم شوندگی حدود oC1725 است. در تحقیق حاضر قطعات سیلیس ذوبی با روش پرس ایزواستاتیک سرد ساخته شده اند. برای این منظور از CMC، PVA و رطوبت به ترتیب هر کدام به مقدار 2%، 3% و 2% استفاده شد. پرس ایزواستاتیک در فشار bar2000 انجام شد. سپس به منظور رسیدن به حداکثر چگالی و کمترین میزان تبلور، قطعات در دمای oC1250، oC1300 و oC1350 و به مدت 1، 2، 3 و 4 ساعت سینتر شدند. برای بررسی نوع فازها و میزان تبلور از آنالیز XRD و جهت بررسی ریزساختار قطعات ساخته شده از آنالیز SEM استفاده شده است. چگالی کلی نمونه در شرایط بهینه g/cm383/1، تخلخل باز 17% حجمی، تخلخل بسته 18/0% حجمی، چگالی نسبی 18/83 و ضریب انبساط حرارتی آن در محدوده ی oC1000-20، oC/1 6-10 × 4212/0 اندازه گیری شده است.
    کلیدواژگان: سیلیس ذوبی، پرس ایزواستاتیک سرد، کریستوبالیت، سیلان ناروان
|
  • Page 1
    In order to studypossibility of substitution of hard chromium coatings with new coatings،chromium nitride thin films prepared in a sputtering system. Results showed that microstructure of coatings strongly depends on partial pressure of reactive gas. With increasing partial pressure of reactive gas in system at first nitride phase forms when coatings lose their crystalline order and become amorphous with increasing partial pressure of reactive gas. Change of N2/Ar ratio leads to a decrease of grain size but does not affect the lattice parameter so much. Plastic hardness of samples increased with increasing partial pressure of reactive gas which can be attributed to the grain size of the samples and Hall-Pech relation. This relation did not work for the sample with the highest nitrogen which was attributed to its very fine grain and increased grain boundary defects. Study of oxidation resistance of CrN film with the highest hardness value showed that this coatings completely oxides at 600 oC and completely separates from the substrate at 800oC. It seems that it is possible to get CrN films with better mechanical properties than that of hard chromium with precise control of deposition conditions and this coating can replace hard chromium from the view point of mechanical properties. However، this coating cannot replace hard chromium from the view point of oxidation resistance.
    Keywords: chromium nitride, hard chromium, thin film, mechanical properties, oxidation resistance
  • Page 9
    Having secured access to clean and healthy water sources has been a continual demand of all societies from the first date of history of mankind although it might not always be easily accessible. One of the main factors that makes this access hard to achieve is the existence of heavy cations such as Ca2+. So far، different methods have been proposed to remove these heavy cations from water. Among them، here we focus on using one of the well-known zeolites، i. e. LTA synthesis zeolite to remove heavy Ca2+ cations due to its excellent selective ionic exchange property. For this purpose، LTA zeolite is synthesized in autoclave with Ludox and aluminum isopropoxide as a source of Si and aluminum respectively alongside NaOH. SEM and XRD of samples have been studied in different temporal and thermal conditions and based on the obtained results، for the formulization of 3. 5Na2O: Al2O3:2SiO2:200H2O gel، synthesis of LTA zeolite for 28 hours in 65ºC is chosen as an optimal condition. After synthesize، we measured the absorption power of Ca2+cations and through the exchanging of Na+ ions with Li+، we improved the process of separation and absorption of Ca2+. To be more specific، after activation، in the best case the absorption power of Ca ions was increased approximately by a factor of 2. Finally، we repeated the process for different thermal conditions and compared the results.
    Keywords: Zeolite LTA, Ion exchange, Ca cations, Hard water softening
  • Page 19
    Rice husk is one of the tonnage agricultural wastes produced annually. It is also one of the important sources for producing Si and Si-containing materials. In this research، rice husk ash is used for synthesis of silicon carbide. The mixture of graphite powder and rice husk ash with specific proportion was activated in a planetary ball mill، and the resulted powder، in form of a compact tablet، was subjected to microwave radiation. The amount of graphite (1. 5-2. 5 times of the stoichiometric amount)، milling time (1-20 h) and compaction pressure (102-374 MPa) w selected as variables. The results show that microwave heating plays a remarkable role in the synthesis reaction. X-ray Diffraction (XRD) analysis of samples indicates that activated and microwave-treated samples with 1 and 4 h activation time contain no noticeable silicon carbide product، while those with 10 and 20 h activation time -SiC، an evidence for synthesis reaction. In addition، the peaksshow peaks of intensity increases with increasing activation time. It is also determined that the amount of graphite has an important role on formation of silicon carbide.
    Keywords: rice husk ash, microwave heating, silicon carbide, mechanical activation
  • Page 29
    In this study، synthesis of mesoporous SnO2 sphere was done by using polystyrene nanospheres (PS) and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) surfactant as hard and soft. The effect of temperature، atmosphere and calcination schedule on morphology of the particles were investigated. The templates were removed via calcination in air and mesoporous SnO2 particles were achieved. Mesoporous SnO2 spheres were characterized by Field emission electron microscopy (FESEM)، Nitrogen adsorption/desorption and Fourier transform infrared analysis. The results determined surface area about 113. 278 m2/g and particle size about 20-30 nm. These particles had nearly spherical morphology.
    Keywords: SnO2, mesoporous, PS latex, CTAB
  • Page 35
    In this work، the HA/UHMWPE nanocomposites were manufactured using internal mixer with different weight percent of nano-HA (0، 10، 20، 30، 40، and 50 wt. %) and pharmaceutical paraffin oil to overcome the high viscosity of melted UHMWPE. Then، samples were fabricated using compression molding. The biocompatibility behavior of the samples was explored by alizarin red staining (ARS)، alkaline phosphatase (ALP) activity، and cell adhesion assay using MG-63 osteoblast cells. Scanning electron microscope (SEM) micrographs revealed that HA particles were homogeneously dispersed in UHMWPE by the internal mixer and MG-63 cells with normal phenotypic shape adhered on the surface of nanocomposites. Good biocompatibility of osteoblast cells next to the specimens was verified by ARS and ALP production. Our data exhibited that all samples are biocompatible and they have no toxicity. Especially، the sample with 50 wt. % of nano-HA had high bioactivity and it could be considered as an effective nanocomposite for bone tissue engineering applications.
    Keywords: Nanocomposite, Biocompatibility Properties, Alizarin red, Alkaline phosphatase, Osteoblast Cell
  • Page 51
    In this research، sinterability، mechanical properties and microstructure of two different glass- ceramics belonging to CPNT (CaO-P2O5-Na2O-TiO2) and CPMSF (CaO-P2O5-MgO-SiO2-F) as well as their composite were monitored. To this purpose، CPNT: CPMSF composite with 40:60 weight ratio obtained by sintering the mixture of glass powders of base systems. Sinterability and crystallization behavior of the initial system glasses and composite were analyzed by means of differential thermal analysis (DTA) and X-ray diffraction (XRD). Evaluating the mechanical properties of dense and sintered specimens revealed that the Vickers Microhardness and Bending Strength of the composite specimen has been improved relative to the primary glass-ceramics. Furthermore، the composite specimen showed moderate machinability behavior without any fracture. Microstructure of specimens were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM).
    Keywords: glass, ceramic, sinterability, crystallization, mechanical properties
  • Page 61
    Fused silica is an amorphous phase of silicon dioxide، traditionally formed by heating crystalline SiO2 above its melting point، 1730 ± 5oC، and then cooling it rapidly enough to avoid recrystallization. Its density and softening point is about 2. 2 g/cm3 and 1725oC respectively. In this research fused silica bodies was fabricated with cold isostatic press. The amount of CMC، PVA and humidity was 2%، 3% and 2% subsequently. Cold isostatic press was applied at the pressure of 2000 bar. In order to receive the maximum density and minimum crystallization، bodies were sintered at temperatures of 1250، 1300، 1350oC and at 1، 2، 3 and 4 hours. Crystallization rate and phases of the samples were analyzed by X-ray diffraction and Microstructures of them were investigated by scanning electron microscopy. The sample sintered at optimal conditions was obtained with bulk density of 1. 83 g/cm3، the open porosity of 17%، closed porosity 0. 18%، relative density 83. 18 and Thermal expansion coefficient of it in the range from room temperature to 1000oC was measured 0. 4312 × 10-6 C-1.
    Keywords: Fused silica, Cold isostatic press, Cristobalite, viscous flow