9871

بررسي اثر جايگزيني اكسيد پتاسيم با اكسيد استرانسيم در شيشه سراميك SiO2-Al2O3-K2O-MgO-F-P2O5

كارشناسي

مهندسي مواد و متالورژي

1404

دكتر بيژن افتخاري و دكتر مريم تاج آبادي

1404/07/28

مهندسي مواد و متالورژي

the Effect of Substituting Potassium Oxide with Strontium Oxide in K₂O–MgO–Al₂O₃–SiO₂–F–P₂O₅ Glass-Ceramics

در اين پژوهش، اثر جايگزيني بخشي از اكسيد پتاسيم با اكسيد استرانسيم در شيشه سراميك‌هاي فلوئوروفلوگوپيت سنتز شده به روش سل ژل موردبررسي قرار گرفت. بدين منظور، سه تركيب با درصدهاي مختلف از اكسيد استرانسيم تهيه شدند: نمونة K08 حاوي %8 وزني K₂O و بدون اكسيد استرانسيم، نمونة Sr02 شامل %2 وزني SrO و %6 وزني K₂O، و نمونة Sr04 داراي %4 وزني SrO و %4 وزني K₂O است. پس از انجام عمليات حرارتي در دماهاي مختلف، آزمون‌هاي آناليز حرارتي تفاضلي ، پراش پرتو ايكس ، ميكروسكوپ الكتروني روبشي ، اندازه‌گيري انقباض پخت، آزمون جذب آب و ارزيابي قابليت ماشين‌كاري بر روي نمونه‌ها انجام گرفت. باتوجه‌به نتايج پراش پرتو ايكس، نشان داد كه فاز اصلي تشكيل‌شده در تمامي نمونه‌ها فلوئوروفلوگوپيت است و فازهاي ثانويه‌اي نظير نوربرگيت (Mg₃SiO₄F₂)، انستانيت (MgSiO₃) و فورسريت (Mg₂SiO₄) نيز در برخي نمونه‌ها مشاهده شدند. در نمونه‌اي با بيشترين مقدار استرانسيم، به نظر مي‌رسد حضور SrO به دليل خاصيت فلاكس ضعيف‌تر نسبت به K₂O، منجر به كاهش كمتر نقطة ذوب و در نتيجه افزايش دماي نرم‌شدن شيشه و وقوع جوانه‌زني در دماهاي بالاتر شده است. همچنين، حضور استرانسيم موجب جابه‌جايي جزئي قله‌هاي پراش پرتو ايكس به سمت زاويه‌هاي بالاتر گرديد كه احتمالاً ناشي از جايگزيني يوني و تغيير در پارامترهاي شبكه بلوري است. بااين‌حال، به دليل همپوشاني قله‌هاي مربوط به ميكاي پتاسيمي و استرانسيمي، امكان شناسايي دقيق اين تغييرات فراهم نشد. اندازه‌گيري انقباض پخت نشان داد كه كمترين ميزان انقباض مربوط به نمونة K08 بوده و مقدار آن در دماي 970 درجه سانتي‌گراد برابر با 2/11% است. با افزايش ميزان SrO، مقدار انقباض افزايش‌يافته و در نمونه‌هاي Sr02 و Sr04 به ترتيب به 14% و 18% رسيده است. آزمون جذب آب نيز اين روند را تأييد كرد؛ به‌گونه‌اي كه نمونة K08 بيشترين ميزان جذب آب را با مقدار 8/9% در دماي 970 درجه سانتي گراد نشان داد، در حالي‌كه نمونة Sr02 جذب آب %7 و نمونة Sr04 كمترين ميزان جذب آب، معادل 6% را در همان دما نشان داد. نتايج آزمون ماشين‌كاري بيانگر آن بود كه بيشترين قابليت برداشت ماده مربوط به تركيب فاقد استرانسيم (K08) است و با افزايش ميزانSrO، ماشين‌كاري پذيري كاهش مي‌يابد. در مجموع، مي‌توان نتيجه گرفت كه حضور SrO اگرچه موجب كاهش جذب آب و بهبود تراكم ريزساختاري مي‌شود، اما با افزايش سختي و استحكام شبكه شيشه‌ سراميك، قابليت ماشين‌كاري نمونه‌ها را كاهش مي‌دهد.

شيشه ‌سراميك , فلوئوروفلوگوپيت , سل ژل , اكسيد استرانسيم , اكسيد پتاسيم , انقباض پخت , جذب آب , ريزساختار , ماشين‌كاري پذيري