14206

14206

بررسي عوامل موثر بر خواص بدنه هاي سيليس ذوبي ساخته شده به روش پرس ايزواستاتيك سرد

كارشناسي ارشد

سراميك

بهمن ماه 1393

بهمن ماه 1393

دكتر حسين سرپولكي - مهندس حسين قصاعي

مواد و متالورژي

چكيده امروزه سيليس ذوبي با چگالي‌ نظري g/cm3 2.2 و نقطه نرم‌شوندگي تقريبي ºC1728 و با توجه به خصوصيات عالي و منحصر‌به‌ فردي مانند: مقاومت به شوك حرارتي بالا، مقاومت شيميايي عالي، عبور نور در محدوده‌ي طيفي گسترده و... كاربردهاي متنوعي در صنايع از صنعت ديرگداز تا سراميك هاي مهندسي, صنايع اپتيكي و هوافضا پيدا كرده است. معمولا قطعات متداول سيليس ذوبي به روش‌هاي ساخت سراميك ها مانند ريخته‌گري دوغابي، پرس و يا اخيرا ريخته گري ژلي توليد مي‌شوند كه با مشكلاتي نظير اختلاف چگالي در قسمت‌هاي مختلف قطعه و عدم يكنواختي خواص به‌خصوص براي قطعات بزرگ همراه است. استفاده از پرس ايزواستاتيك سرد به عنوان روشي با مزاياي نظير چگالي يكنواخت محصول، امكان توليد قطعات با اشكال گوناگون، امكان فشرده‌سازي و توليد قطعه‌اي با چگالي‌هايي نزديك به چگالي نظري و سرعت بالاي توليد تا حدودي معايب روش‌هاي ديگر شكل‌دهي قطعات سراميكي مثل ريخته‌گري دوغابي، ريخته‌گري ژلي و قالب‌گيري تزريقي را برطرف مي‌كند. به همين دليل استفاده از اين روش به خصوص در شكل‌دهي قطعات سيليسي امروزه بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در پروژه حاضر قطعات سيليس ذوبي به روش پرس ايزواستاتيك سرد ساخته شد. براي اين منظور از هيدروكسي اتيل سلولز (HEC) به مقدار 2 درصد وزني ، پلي ونيل الكل(PVA) به مقدار 3 درصد وزني و رطوبت به ميزان 2 درصد وزني استفاده شد. پرس ايزواستاتيك در فشار bar2000 انجام شد. بدنه‌ها در دماي oC1200، oC1250، oC1300 و oC1350 و به مدت 1، 2، 3 و 4 ساعت زينتر شدند. نتايج نشـان داد كـه افزايش دما و زمان در محدوده دمايي كه زينتر و تبلور با هم صورت مي‌پذيرند باعث افزايش همزمان آنهـا مي‌شود. بررسي نوع فازها و ميزان تبلور توسط آناليز XRD صورت گرفت و ريزساختار قطعات ساخته شده توسط آناليز SEM بررسي شد. سپس به منظور بهينه كردن ميزان چگالي كلي و تبلور در نمونه‌ها، افزايش چگالي كلي و كاهش ميزان تبلور تا حد امكان، دو رژيم حرارتي مختلف، علاوه بر روش اول، مد نظر قرار گرفت. رژيم حرارتي دوم مبتني بر حرارت‌دهي سريع و انتقال مستقيم نمونه از دماي پايين ºC850 به ºC1400 بوده است. رژيم حرارتي سوم بر اساس فرآيند زينتر دو مرحله‌اي انجام شده است. در اين رژيم حرارتي دماي پايين ºC1275 و دماي بالا ºC1400 در نظر گرفته شده است. نتايج نشان داد كه رژيم حرارت‌دهي نوع سوم، كه برمبناي فرآيند زينتر دو مرحله‌اي مي‌باشد، بـه عنـوان شـرايط حرارت‌دهي مناسب براي نمونه بهينه با كمترين ميزان تبلور و هم زمان داشـتن چگـالي كلي مناسـب انتخـاب شد. چگالي كلي نمونه در شرايط بهينه g/cm392/1، تخلخل باز 14%، تخلخل بسته 34/0%، چگالي نسبي 56/90، درصد جذب آب 76/6، درصد انقباض خطي پس از پخت 75/9، استحكام خمشي سه نقطه‌اي MPa3/45، ثابت دي‌الكتريك 61/3 و ضريب انبساط حرارتي آن در محدوده‌ي oC1200-20، oC/1 6-10 × 2521/0- اندازه‌گيري شده است. واژه‌هاي كليدي: پرس ايزواستاتيك سرد، سيليس ذوبي، سيلان ناروان، كريستوباليت، زينتر دو مرحله‌اي