28934

بررسي اثر دانهبندي و تركيب بر رفتار جريانيابي خمير كاربيد سيليسيم/رس و چاپپذيري آن به روش چاپ سهبعدي اكستروژني

كارشناسي ارشد

مواد و متالورژي

1402

1402/6/22

دكتر سرپولكي

مواد و متالورژِي

با توجه به اينكه چاپ سهبعدي مواد سراميكي از اهميت زيادي برخوردار است، اين پژوهش به بررسي ارتباط بين اثر تركيب و دانهبندي بر رفتار جريانيابي و چاپپذيري خمير رس-كاربيد سيليسيم با استفاده از چاپگر سهبعدي اكستروژني پرداخته است. از اين تركيب سراميكي به عنوان فيلتر مذاب، منبع ذخيره انرژي و تصويه آب استفاده ميشود. همچنين اثر افزودنيهاي پليمري بر رفتار جريانيابي رس- SiC مطالعه شد.در آزمون ففركورن مشاهده شد با افزايش مقدار كاربيد سيلسيم در تركيب رس- SiC كارپذيري از 09 / 39 به 71 / 24 درصد كاهش پيدا كرد. نتايج رئومتري نشان داد افزودن پليمر PEG از 5 / 2 تا 10 درصد وزني، در درصد وزنيهاي بالا رفتار جريانيابي تركيب را بهبود داده و ميزان آب لازم را تا 10 % كاهش ميدهد و خمير تنها حاوي 20 % وزني آب قابر چاپ بود اما تيكسوتروپي تركيب افزايش و تنش تسليم كاهش داشته است. همچنين با افزايش درصد وزني افزودني CMC از 6 / 0 تا 8 / 1 درصد، كاهش پتانسير زتا از مقدار 9 / 48 - تا 9 / 36 - ميليولت و افزايش pH از 31 / 7 تا 11 / 9 مشاهده شد كه در نتيجه گرانروي خمير سراميكي افزايش پيدا كرد همچنين تيكسوتروپي تركيب با افزايش درصد CMC افزايش پيدا كرد. افزودني PVA در درصدهاي وزني كمتر 1 % رفتار جريانيابي تركيب را به رفتار غليظ شونده برشي تغيير داد اما با رسيدن مقدار افزودني به 1 % وزني رفتار تركيب به رقيق شونده برشي تغيير پيدا كرد. افزودنيها با بهبود رفتار جريانيابي خمير سراميكي، باعث يكنواختي تركيب پودر و آب موجود در تركيب شدند و در آزمون چاپپذيري بهدلير كاهش اصطكاك خمير با ديواره نازل، فيلامنتها بصورت پيوسته و كيفيت سطحي بالا و بدون گرفتگي نازل روي هم قرار گرفتند. نتايج دانهبنديهاي مختلف كاربيد سيليسيم در سه دانهبندي 6 ، 16 و 37 ميكرون در تركيب نشان داد با افزايش متوسط اندازه ذرات تركيب، گرانروي و تنش تسليم كاهش پيدا كرد. تنش تسليم با اندازه دانه 37 ميكرون به مقدار 35 / 3 پاسكال، با اندازه دانه 16 ميكرون به مقدار 39 / 12 پاسكال و با اندازه دانه 6 ميكرون به مقدار 08 / 16 پاسكال بهدست آورده شدند. ميانگين چگالي ظاهري براي نمونه حاوي 1 % PVA ، 6 / 0 % CMC و 10 % PEG به ترتيب برابر 09 / 2 ، 93 / 1 ، 92 / 1 گرم بر سانتيمتر مكعب، مقدار تخلخر ظاهري نيز به ترتيب 73 / 31 ، 88 / 41 و 40 / 44 درصد براي نمونهها محاسبه شدند.

1402/08/03

Study of grading and composition effects on SiC-clay paste Rheological behavior and its Printability with extrusion 3D printing Method

9/12/2024 12:00:00 AM

According to considering the great importance of 3D printing of ceramic materials, this study investigated the relationship between the effects of composition and particle size on the flowability and printability of clay-silicon carbide paste using an extrusion-based 3D printer. This ceramic composite can be used as ceramic foam filter, energy storage system, and water filtration in the ceramic industry. Also, the effect of polymer additives on the flow behavior of SiC-clay composite was studied. In the fefferkorn test, it was observed that with the increasing amount of silicon carbide in the SiC-clay paste, workability decreased from 39.09 to 24.71%. the rheometric results showed that the addition of Polyethylene glycol polymer from 2.5 to 10% by weight, in high content, improves the flow behavior of the mix and reduces the amount of water required by 10%, and the paste contained only 20% water, but the thixotropy of the composition increased yield stress has decreased. Also, with increase of CMC additive from 0.6 to 1.8%, a decrease in zeta potential from -48.9 to -36.9 mV and an increase in pH from 7.31 to 9.11 were observed and as results, the viscosity of ceramic paste increased. The thixotropy of the composite increased with increasing CMC percentage. The addition of less than 1%wt PVA changed the flow behavior of the paste to shear-thickening but by reaching 1%wt PVA additive in the paste, the behavior of the paste changed to shear-thinning. Additives By improving the flowability of the ceramic paste, uniformed the mixture of water and solid content of paste and in the printability test, due to the reduction of friction of the paste with nozzle, filaments were placed continuously and had high surface quality and paste printed without clogging. The result of different Particle size distribution of silicon carbide were 6, 16, and 37 micrometer showing that with the increase in particle size distribution, viscosity and yield stress decreased. The yield stress with 37-micron particle size is 3.35 pa, with 16-micron particle size is 12.39pa and with 6-micron particle size is 16.08pa. the apparent density for the sample containing 1%wt pva, 0.6%wt CMC, and 10%wt PEG were measured, 2.09, 1.93, and 1.92 g/cm3, respectively, and the apparent porosity values were measured at 31.73, 41.88 and 44.4%, respectively, for the samples.

چاپ سه‌بعدي، جريانيابي، خمير سراميكي، رس-كاربيد سيليسيم، پرينتپذيري، جريانيابي

3D printing, flowability, ceramic paste, SiC/clay, printability, rheology

Amirmohammad Nikookar

Dr.Sarpoolaky