Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Bahrami,Rahmatollah Emadi,Amir Alhaji
عباس بهرامی (استاد راهنما) رحمت اله عمادی (استاد راهنما) امیر الحاجی خوراسگانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Amir Hossein Nassajpour Esfahani
امیرحسین نساج پوراصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Optimization of shaping parameters of Magnesium aluminate spinel and silicon nitride nanocomposite sintered via spark plasma sintering method, and characterization of its optical and mechanical properties
In recent years, traarent ceramics, especially magnesium aluminate spinel, have attracted many researchers in light of the great optical properties of infrared electromagnetic waves. However, due to weak spinel mechanical properties, the use of this material in tensile environments is limited. To solve this problem, methods such as composites are used to increase the strength of this material. The purpose of this study was to improve the mechanical properties of traarent spinel and simultaneously maintain its optical properties. Therefore, silicon nitride was used due to its mechanical properties and also the refractive index of the spinel as a reinforcing agent.
در سال‌های اخیر سرامیک های شفاف به خصوص اسپینل آلومینات منیزیم با توجه به خواص اپتیکی فوق العاده در محدوده امواج الکترومغناطیسی مادون قرمز مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته اند. با این حال به دلیل خواص مکانیکی ضعیف اسپینل، کاربرد این ماده در محیط‌های پرتنش محدود می‌کند. برای رفع این مشکل از روش‌هایی مانند کامپوزیت سازی جهت افزایش استحکام این ماده استفاده می‌گردد. هدف از این پژوهش بهبود خواص مکانیکی اسپینل شفاف و به طور همزمان حفظ خواص اپتیکی آن می‌باشد به همین دلیل از نیترید سیلیکون به علت دارا بودن خواص مکانیکی مناسب و همچنین ضریب شکست نزدیک آن به اسپینل به عنوان ماده تقویت کننده استفاده شد. در این پژوهش ابتدا درصدهای مختلف نیترید سیلیسیم (صفر، یک، سه و پنج درصد وزنی) به زمینه اسپینل افزوده شد تا با افزودن مخلوط دو پودر به آب دوبار تقطیر حاوی پراکنده‌ساز، دوغاب آماده ریخته‌گری بر روی لوح آلومینایی شود. نانوکامپوزیت اسپینل آلومینات منیزیم به روش ریخته‌گری دوغابی شکل‌دهی شود. پس از خشک شدن قطعات خام ریخته‌گری شده در دمای محیط، همه آن‌ها در دمای ? 900 حرارت‌دهی شدند تا همه مواد فرار از قطعات خارج شوند. سپس قطعات در دمای ?1550 و فشار اعمالی MPa 80 به مدت 2 ساعت تحت تف‌جوشی به روش پلاسمای جرقه‌ای قرار گرفتند. با بهینه سازی پارامتر‌های ریخته‌گری دوغابی، مشخص شد که میزان بهینه پراکنده‌ساز و درصد وزنی بارجامد جهت ریخته‌گری دوغابی، به ترتیب برابر با یک درصد وزنی و 60 درصد وزنی بارجامد است. همچنین با تست‌های سختی و چقرمگی و عبور انجام شده نشان داده شد که میزان سختی با افزایش میزان نیترید سیلیسیم از صفر تا سه درصد در ساختار کامپوزیت، به ترتیب از 7/7 به 2/10 گیگا پاسکال و چقرمگی نیز از 5/3 به 1/6 MPa.m0.5 تغییر یافت. با بررسی صورت گرفته بر روی نتایج آزمون عبور مشخص گردید که با افزایش درصد فاز دوم (نیترید سیلیسیم) در نانو کامپوزیت، از میزان عبور خطی کاسته شده و بیشینه میزان عبور (در محدوده 4 تا 5 میکرومتر) در اسپینل خالص 85 درصد و در کامپوزیت حاوی یک درصد و کامپوزیت حاوی سه درصد نیترید سیلیسیم به ترتییب 80 و 75 درصد به دست آمد. در نهایت با بررسی کلی نتایج مشخص گردید که کامپوزیت ساخته شده توانایی کاندید شدن به عنوان پنجره‌های محافظ حسگر در ناحیه مادون قرمز با طول موج متوسط ، غلاف‌های شناسایی و پنجره‌های مشاهده در دمای بالا را دارا است. کلمات کلیدی: اسپینل آلومینات منیزیم، نیترید سیلیسیم، نانو کامپوزیت، ریخته‌گری دوغابی، تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای، خواص اپتیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی