30786

بررسي تاثير تيتانيا و تياليت بر خواص فيزيكي و ريزساختاري كورديريت سنتزي به روش حالت جامد

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- سراميك

1399

1402/11/28

رحيم نقي زاده - علي صداقت آهنگري حسين زاده

هودسا مجيديان

مهندسي مواد و متالورژي

اين تحقيق با هدف بررسي تاثير تيتانيا (TiO2) و تياليت (Al2TiO5) بر خواص فيزيكي و ريزساختاري كورديريت سنتزي (2MgO . 2Al2O3 . 5SiO2) به روش حالت جامد صورت گرفته است. از اين رو كورديريت با استفاده از كائولن، تالك و آلومينا به روش حالت جامد در دماهاي 1250، 1300و1350 درجه سانتي گراد سنتز شد. تاثير افزودني تيتانيا بر كورديريت با درصدهاي مختلف 3، 6 و 9 درصد وزني مورد بررسي قرار گرفت. هم‌چنين تاثير افزودني تياليت با درصدهاي 5، 10 و 15 درصد وزني نيز مورد بررسي قرار گرفت. در اين پژوهش تياليت با استفاده از تيتانيا و آلومينا، يكبار به طور خالص و يكبار همراه با 4 درصد وزني MgOدر دماي 1400 درجه سانتي گراد سنتز شد و سپس با نسبت هاي ذكر شده مورد استفاده قرار گرفت. بررسي فازي و ريزساختاري در اين تحقيق به وسيله آزمون پراش اشعه ايكس (XRD)، طيف سنجي فلورسانس اشعه ايكس (XRF)، آناليز حرارتي(DTA-TGA) و تصاوير ميكروسوپ الكتروني (SEM) مورد بررسي قرار گرفت. خواص فيزيكي مختلف مانند دانسيته حقيقي (پودر) در محدوده 53/2-00/3 گرم بر سانتي‌متر مكعب، دانسيته ظاهري در محدوده 08/2-15/2 گرم بر سانتي‌متر مكعب، دانسيته نسبي بين 70-85 درصد و تخلخل باز بين 3/8 -8/19 درصد، با روش هاي پيكنومتري و ارشميدس اندازه‌گيري شد. استحكام فشاري نمونه ها نيز طبق استاندارد ASTM D695 بين مقادير 45-239 مگاپاسكال اندازه‌گيري شد. نتايج آناليز XRD و تصاوير SEM نشان داد افزايش دماي پخت و افزودني تياليت و تيتانيا، باعث بهبود زينترپذيري و تشكيل فاز كورديريت شده و خلوص فاز كورديريت افزايش يافته و مقدار فازهاي مياني اسپينل، مولايت و ... كاهش داشته است. دانسيته حقيقي نمونه‌ها، با افزايش دماي پخت و افزايش افزودني تيتانيا و تياليت به طور قابل ملاحظه اي روند افزايشي داشته است اما با حضور درصدهاي بالاتر افزودني تيتانيا و تياليت در بدنه‌هاي كورديريتي، ميكرو ترك‌هايي در ساختار مشاهده گرديد كه موجب كاهش دانسيته ظاهري و افزايش درصد تخلخل شد كه با كاهش دانسيته نسبي اين نمونه ها همراه بود. خواص مكانيكي در نمونه كورديريتي حاوي 6 درصد افزودني تيتانيا، پخت شده در دماي 1300درجه سانتي گراد به شدت بهبود يافت و استحكام فشاري به مقدار 22/176 مگاپاسكال و در نمونه كورديريت حاوي 15 درصد تياليت به مقدار 89/239 مگاپاسكال رسيد.

1403/02/11

Investigation of the effect of the titania and tialite on the physical and microstructural properties of cordierite synthesized by solid state method

2/16/2025 12:00:00 AM

This research aims to investigate the effect of titania (TiO2) and tialite (TiO2-Al2O3) on the properties and microstructure of synthetic cordierite (2MgO-2Al2O3-5SiO2) by solid state method. Therefore, cordierite was converted into solid state with raw materials of kaolin, talc and alumina at temperatures of 1250-1300-1350 degrees Celsius. The effect of titania addition on cordierite with different percentages of 3-6-9% by weight was investigated. Also, the effect of adding thialite with percentages of 5-10-15% was also investigated. In this research, with raw materials of titania and alumina, once pure and once containing 4% MgO at a temperature of 1400°C cm and then used with the mentioned proportions. Phase and microstructural investigation in this research was investigated by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), thermal analysis (DTA-TGA) and electron microscope images (SEM). Different physical properties such as true density (powder) in the range of (3.00-2.53) grams per cubic centimeter, apparent density in the range (2.15-2.08) grams per cubic centimeter, relative density between 70-85% And open porosity was measured between 19.8-8.3% by pycnometric and Archimedes methods. The compressive strength of the samples was also measured according to the ASTM D695 standard between (239-45) MPa. The results of XRD analysis and SEM images showed that increasing the temperature of baking and addition of thialite and titania improved the sinterability and formation of cordierite phase, and the purity of cordierite phase increased and the amount of intermediate phases of spinel, mullite, etc. decreased. The real density of the samples increased significantly with the increase of the baking temperature and the addition of titania and thialite, but with the presence of higher percentages of titania and tialite in the cordirite bodies, microcracks were observed in the structure, which caused a decrease in the apparent density and an increase in the percentage. Porosity was found, which was associated with a decrease in the relative density of these samples. The mechanical properties of the cordierite sample containing 6% of titania additive, synthesized at 1300 degrees Celsius, improved greatly, and the compressive strength reached 176.22 MPa, and the cordierite sample containing 15% tialite reached 239.89 MPa.

كورديريت , تيتانيا , تياليت , ريزساختار , استحكام فشاري

cordierite , Titania , Tialite , Microstructure , Compressive Strength

Amir Hojjati

Dr. Rahim Naghizade