Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Salimi jazi,Rahmatollah Emadi,Amir Alhaji
حميدرضا سليمي جزي (استاد راهنما) رحمت اله عمادي (استاد راهنما) امير الحاجي خوراسگاني (استاد مشاور)
 
STUDENT
Akbar Pourshamsi
اکبر پورشمسي بندرآبادي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Preparation And Characterization Of Alumina0Magnesia Spinel Ceramic Parts By Spark Plasma Sintering
Among traarent ceramics, Magnesium aluminate spinel has payed attention, because of its Exclusive Properties. The fabrication process of Magnesium aluminate spinel parts consists of: preparation raw materials, synthesis, shaping and sintering steps. In each step, there are many parameters improving the final spinel parts properties. Porosity is one of the important parameters that affects the light transmission of traarent ceramics. They cause light scattering, so, in the preparation process of these ceramics, some methods should be used to minimize porosity and have suitable pore distribution. Among the different shaping methods, Slip casting is a suitable shaping method because of the good pore distribution and its low cost. For slip casting of spinel powder, the 60 wt% solid load solution of water and powder was prepared and stayed on jar mill for Removing the Agglomerates.the Rheological properties of spinel powder was studied at different amounts of dispersal Dollapix CE 64. It was found that there is an optimum amount of dispersant at which the viscosity becomes minimum. The optimum value of dispersant ranges from 0.5 to 1 wt% and the optimum time for jar milling was 48 hours. Raw samples were prepared after casting the slurry and precipitation of nanoparticles. The raw density was calculated and the samples were sintered by spark plasma machine. Characterization of the final parts sintered at 1300,1400,1500 and 1600 centigrade degree showed that the samples sintered at 1400 centigrade degree have a better optical and structural properties. The main problem of the samples was the presence of carbon impurities that influenced on traarency and color. To take out the carbon impurities from structure, the samples were annealed after sintering. The optimum annealing time was 5 hours at 1200 centigrade degree. Pre-annealing of the samples also had some desirable results. By annealing them before sintering at 900 centigrade degree for 2 hours, the transmission was increased 15% at infrared area and 10% at visible wave length area. Using tantalum foil instead of graphite foil in spark plasma mechanism, didn’t have much effect on carbon contamination and discoloration of ceramic parts, but the presence of some lithium fluoride in green bodies led to carbon emission and changed the color of final parts.
در ميان سراميک‌هاي شفاف، اسپينل آلومينات منيزيم به دليل ويژگي‌هاي منحصربه‌فردي که دارد امروزه بسيار موردتوجه قرار گرفته است. فرآيند ساخت قطعات اسپينلي آلومينات منيزيم شامل مراحل آماده‌سازي مواد اوليه، سنتز، شکل‌دهي و زينترينگ است. در هر يک از اين مراحل پارامترهايي وجود دارد که بهينه‌سازي آن‌ها موجب بهبود ويژگي‌هاي قطعات اسپينلي نهايي مي‌شود. ازجمله موارد مهمي که بر روي ميزان عبور نور سراميک‌هاي شفاف تأثيرگذار است، تخلخل‌ها مي‌باشند که باعث پراکندگي نور مي‌شوند؛ بنابراين در فرآيند توليد اين سراميک‌ها بايد از روش‌هايي استفاده نمود که تخلخل‌هايي کم و با توزيع يکنواخت در ساختار وجود داشته باشد. در ميان روش‌هاي مختلف شکل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي به دليل هزينه‌ي پايين و توزيع مناسب تخلخل‌ها، يک روش مناسب محسوب مي‌شود. جهت ريخته‌گري دوغابي پودر اسپينل، محلول 60 درصد وزني بار جامد پودر و آب تهيه شد و جهت آگلومره زدايي بر روي آسياب گلوله اي قرار گرفت. با استفاده از مقادير مختلف پراکنده ساز دولاپيکس، خواص رئولوژيکي محلول بررسي شد. بررسي ها نشان داد که براي ماده ي پراکنده ساز يک مقدار بهينه وجود دارد که ويسکوزيته ي محلول در آن کمترين مقدار است. مقدار بهينه‌ي پراکنده ساز بين 5/0 تا 1 درصد و زمان بهينه‌ي آسياب کاري جارميل مدت‌زمان 48 ساعت بوده است. نمونه هاي خام بعد از ريختن دوغاب در قالب و ته نشيني نانوذرات پودر تشکيل شد و پس از محاسبه ي دانسيته ي خام تحت فرآيند زينترينگ با پلاسماي جرقه‌اي قرار گرفتند. مشخصه يابي قطعات نهايي نشان مي داد که در ميان دماهاي زينترينگ 1300، 1500،1400 و 1600 درجه سانتي‌گراد، نمونه‌هايي که در دماي 1400 درجه سانتي‌گراد زينتر شده بودند ويژگي‌هاي ساختاري و اپتيکي بهتري را داشتند؛ اما مشکل اساسي حضور ناخالصي کربن در ساختار قطعات نهايي بود که موجب تغيير رنگ و کاهش شفافيت نمونه‌ها مي‌شد. جهت خروج کربن از ساختار، نمونه‌ها پس از زينتر شدن در کوره قرارگرفته وآنيل شدند. مقايسه‌ي تصاوير ميکروسکوپي و نمودارهاي عبور نمونه‌هاي آنيل شده نشان مي‌دادکه شرايط بهينه‌ي آنيل مدت‌زمان 5 ساعت در دماي 1200 درجه‌ي سانتي‌گراد است. با آنيل نمونه‌ها پيش از فرآيند زينترينگ نيز نتايج مطلوبي به دست آمد. با آنيل نمونه‌ها قبل از فرآيند زينترينگ به مدت 2 ساعت در 900 درجه‌ي سانتي‌گراد ميزان عبور در ناحيه‌ي مادون‌قرمز تا 15% و در ناحيه‌ي مرئي تا 10 درصد افزايش يافت. استفاده از فويل تانتالم به‌جاي فويل گرافيتي در دستگاه پلاسماي جرقه‌اي تأثيرچنداني برکاهش آلودگي کربني و همچنين بي رنگي نمونه ها نداشت؛ اما حضور مقاديري از ليتيم فلورايد در نمونه هاي خام باعث خروج کربن و تغيير رنگ نمونه هاي نهايي شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی