Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Bahrami,Rahmatollah Emadi,Amir Alhaji
عباس بهرامي (استاد راهنما) رحمت اله عمادي (استاد راهنما) امير الحاجي خوراسگاني (استاد مشاور)
 
STUDENT
Amir Hossein Nassajpour Esfahani
اميرحسين نساج پوراصفهاني

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.
چکيده در سال‌هاي اخير سراميک هاي شفاف به خصوص اسپينل آلومينات منيزيم با توجه به خواص اپتيکي فوق العاده در محدوده امواج الکترومغناطيسي مادون قرمز مورد توجه بسياري از محققين قرار گرفته اند. با اين حال به دليل خواص مکانيکي ضعيف اسپينل، کاربرد اين ماده در محيط‌هاي پرتنش محدود مي‌کند. براي رفع اين مشکل از روش‌هايي مانند کامپوزيت سازي جهت افزايش استحکام اين ماده استفاده مي‌گردد. هدف از اين پژوهش بهبود خواص مکانيکي اسپينل شفاف و به طور همزمان حفظ خواص اپتيکي آن مي‌باشد به همين دليل از نيتريد سيليکون به علت دارا بودن خواص مکانيکي مناسب و همچنين ضريب شکست نزديک آن به اسپينل به عنوان ماده تقويت کننده استفاده شد. در اين پژوهش ابتدا درصدهاي مختلف نيتريد سيليسيم (صفر، يک، سه و پنج درصد وزني) به زمينه اسپينل افزوده شد تا با افزودن مخلوط دو پودر به آب دوبار تقطير حاوي پراکنده‌ساز، دوغاب آماده ريخته‌گري بر روي لوح آلومينايي شود. نانوکامپوزيت اسپينل آلومينات منيزيم به روش ريخته‌گري دوغابي شکل‌دهي شود. پس از خشک شدن قطعات خام ريخته‌گري شده در دماي محيط، همه آن‌ها در دماي ? 900 حرارت‌دهي شدند تا همه مواد فرار از قطعات خارج شوند. سپس قطعات در دماي ?1550 و فشار اعمالي MPa 80 به مدت 2 ساعت تحت تف‌جوشي به روش پلاسماي جرقه‌اي قرار گرفتند. با بهينه سازي پارامتر‌هاي ريخته‌گري دوغابي، مشخص شد که ميزان بهينه پراکنده‌ساز و درصد وزني بارجامد جهت ريخته‌گري دوغابي، به ترتيب برابر با يک درصد وزني و 60 درصد وزني بارجامد است. همچنين با تست‌هاي سختي و چقرمگي و عبور انجام شده نشان داده شد که ميزان سختي با افزايش ميزان نيتريد سيليسيم از صفر تا سه درصد در ساختار کامپوزيت، به ترتيب از 7/7 به 2/10 گيگا پاسکال و چقرمگي نيز از 5/3 به 1/6 MPa.m0.5 تغيير يافت. با بررسي صورت گرفته بر روي نتايج آزمون عبور مشخص گرديد که با افزايش درصد فاز دوم (نيتريد سيليسيم) در نانو کامپوزيت، از ميزان عبور خطي کاسته شده و بيشينه ميزان عبور (در محدوده 4 تا 5 ميکرومتر) در اسپينل خالص 85 درصد و در کامپوزيت حاوي يک درصد و کامپوزيت حاوي سه درصد نيتريد سيليسيم به ترتييب 80 و 75 درصد به دست آمد. در نهايت با بررسي کلي نتايج مشخص گرديد که کامپوزيت ساخته شده توانايي کانديد شدن به عنوان پنجره‌هاي محافظ حسگر در ناحيه مادون قرمز با طول موج متوسط ، غلاف‌هاي شناسايي و پنجره‌هاي مشاهده در دماي بالا را دارا است. کلمات کليدي: اسپينل آلومينات منيزيم، نيتريد سيليسيم، نانو کامپوزيت، ريخته‌گري دوغابي، تف‌جوشي پلاسماي جرقه‌اي، خواص اپتيکي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی