15229

15229

بررسي مكانيزم ژلاسيون القايي در زمينهي جرمهاي ريختني آلومينايي حاوي باندهاي كلوئيدي سيليسي و آلومينايي

دكتري

سراميك

مهر ماه 1394

مهر ماه 1394

دكتر فرهاد گلستاني فرد - دكتر حميدرضا رضايي

Prof. Victor C. Pandolfelli

مواد و متالورژي

چكيده : در سالهاي اخير استفاده از سيليس كلوئيدي به عنوان بايندر در جرمهاي ريختني افزايش داشته است. با اين حال استحكام مكانيكي خام پايين همواره به عنوان چالشي در راه توسعهي اين دسته از ديرگدازها مطرح بوده است. پژوهش حاضر با هدف يافتن راهي براي افزايش استحكام و نيز درك ساز وكار فرآيند ژلهاي شدنِ بايندر در اين دسته از ديرگدازها طراحي شده است. اين پژوهش در دو مرحله صورت گرفته است. در مرحلهي اول خواص رئولوژيك جرمهاي ريختني آلومينايي با اتصال سيليس كلوئيدي در حضور اسيدهاي كربوكسيليك بررسي شده است. بدين منظور از اسيد سيتريك و اسيد گاليك به عنوان روانساز و كند كنندهي گيرش استفاده گرديد. با افزودن اسيد سيتريك به تركيبِ سه نوع جرم ريختني با سيليسهاي كلوئيدي متفاوت رفتارهاي جريانيابي متفاوتي مشاهده گرديد. تغييرات جريانيابي جرمها با زمان به وسيلهي ميز ويبره اندازهگيري شد تا كارپذيري مناسب براي ديرگدازها بدست آيد. براي بررسي اثر اسيدهاي كربوكسيليك بر سوسپانسيونهاي آلومينا-سيليس كلوئيدي از آزمايشات پتانسيل زتا و هدايت سنجي استفاده گرديد. در ادمه براي ارزيابي رفتار اسيدهاي كربوكسيليك دو پارامتر مهم مدنظر قرار pH اسيدهاي كربوكسيليك. هر چه (pKa ) سيليس كلوئيدي و 2- مقادير ثوابت يونيزاسيون pH - گرفت: 1 سيليس كلوئيدي بيشتر باشد، اسيد سيتريك كمتري روي سطح ذرات آلومينا جذب ميشود. در نتيجه اسيد سيتريك جذب نشده قدرت يوني مايع سوسپانسون را افزايش داده و در اثر فشردگي لايهي مضاعف، ژلهاي روي سطح آلومينا جذب PH شدن سيليس كلوئيدي روي ميدهد. اسيد گاليك در محدودهي وسيعي از بالا ايجاد كند. pH ميشود، بنابراين ميتواند كارپذيري مناسبي براي جرمهاي حاوي بايندرهاي كلوئيدي با به (HA) و آلوميناي هيدراته شونده (CAC) در مرحله دوم پژوهش، مقادير اندكي از سيمان آلومينات كلسيم عنوان عوامل ژلهاي شدن در ديرگدازهاي ريختني آلومينايي با اتصال سيليس كلوئيدي استفاده شدند. آزمايش استحكام كششي دونيم شدن نشان داد كه اگرچه استفاده از آلوميناي هيدراته شونده در مقايسه با سيمان بيشترين بهبود خواص ، (HA+CAC) خواص مكانيكي را بهبود ميبخشد، اما مخلوط كردن هر دو اين افزودني 2/4 افزايش يافت. براي بررسي رفتار هيدراته Mpa مكانيكي را بهمراه داشت و استحكام كششي دو نيم شدن تا انجام گرديد. نتايج STA و XRD شدن اين افزودنيها در زمينهي جرمهاي ريختني با اتصال كلوئيدي آزمايشات نشان داد كه سيمان آلومينات كلسيم هيدراته شدن آلوميناي هيدراته شونده را تسريع ميكند. مكانيزم عمل صورت ميگيرد كه اين امر خود HA سيمان از طريق تسريع در انحلال لايهي ژل تشكيل شده روي ذرات Al(OH) بوسيلهي اثر يون مشترك 4 − كنترل ميشود. همچنين صحت مكانيزم پيشنهادي بوسيلهي هدايت سنجي تاييد گرديد. 29 ) براي ارزيابي اثرات تركيب دو Si NMR) در ادامه، طيف سنجي تشديد مغناطيسي هستهي سيليكون 29 و Q3 ،Q بر رفتار ژلهاي شدن سيليس كلوئيدي بكار گرفته شد. كمي سازي مولفههاي 2 (HA+CAC) افزودني نشان داد كه HA+CAC و CAC ،HA براي سوسپانسيونهاي آلومينا-سيليس كلوئيدي حاوي افزودنيهاي Q4 بهبود ايجاد شده در استحكام خام بيشتر بخاطر هيدراته شدن آلوميناي هيدراته شونده بوده است. مطالعات نشان داد كه يك نانوساختار ژلهاي هيبريدي (TEM) و ميكروسكوپ الكتروني عبوري HR-SEM ريزساختاري با و مطالعات ريزساختاري آلوميناي هيدراته NMR تشكيل شده است. مجموع نتايج HA در نمونههاي حاوي شونده را به عنوان يك عامل مناسب براي القاي ژلهاي شدن در ديرگدازهاي ريختني آلومينايي با اتصال سيليس كلوئيدي معرفي نمود. آزمايشات انجام شده با آلوميناي كلوئيدي نشان داد كه سيستم تركيب دو افزودنيِ سيمان و آلوميناي هيدراته شونده را نميتوان به جرمهاي برپايهي آلوميناي كلوئيدي تعميم داد كه احتمالا ناشي از مقدار زياد آب پيوندي در آلوميناي كلوئيدي است.