Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Salimi jazi,Rahmatollah Emadi,Amir Alhaji
حمیدرضا سلیمی جزی (استاد راهنما) رحمت اله عمادی (استاد راهنما) امیر الحاجی خوراسگانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Akbar Pourshamsi
اکبر پورشمسی بندرآبادی

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 میان سرامیک‌های شفاف، اسپینل آلومینات منیزیم به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردی که دارد امروزه بسیار موردتوجه قرار گرفته است. فرآیند ساخت قطعات اسپینلی آلومینات منیزیم شامل مراحل آماده‌سازی مواد اولیه، سنتز، شکل‌دهی و زینترینگ است. در هر یک از این مراحل پارامترهایی وجود دارد که بهینه‌سازی آن‌ها موجب بهبود ویژگی‌های قطعات اسپینلی نهایی می‌شود. ازجمله موارد مهمی که بر روی میزان عبور نور سرامیک‌های شفاف تأثیرگذار است، تخلخل‌ها می‌باشند که باعث پراکندگی نور می‌شوند؛ بنابراین در فرآیند تولید این سرامیک‌ها باید از روش‌هایی استفاده نمود که تخلخل‌هایی کم و با توزیع یکنواخت در ساختار وجود داشته باشد. در میان روش‌های مختلف شکل‌دهی، ریخته‌گری دوغابی به دلیل هزینه‌ی پایین و توزیع مناسب تخلخل‌ها، یک روش مناسب محسوب می‌شود. جهت ریخته‌گری دوغابی پودر اسپینل، محلول 60 درصد وزنی بار جامد پودر و آب تهیه شد و جهت آگلومره زدایی بر روی آسیاب گلوله ای قرار گرفت. با استفاده از مقادیر مختلف پراکنده ساز دولاپیکس، خواص رئولوژیکی محلول بررسی شد. بررسی ها نشان داد که برای ماده ی پراکنده ساز یک مقدار بهینه وجود دارد که ویسکوزیته ی محلول در آن کمترین مقدار است. مقدار بهینه‌ی پراکنده ساز بین 5/0 تا 1 درصد و زمان بهینه‌ی آسیاب کاری جارمیل مدت‌زمان 48 ساعت بوده است. نمونه های خام بعد از ریختن دوغاب در قالب و ته نشینی نانوذرات پودر تشکیل شد و پس از محاسبه ی دانسیته ی خام تحت فرآیند زینترینگ با پلاسمای جرقه‌ای قرار گرفتند. مشخصه یابی قطعات نهایی نشان می داد که در میان دماهای زینترینگ 1300، 1500،1400 و 1600 درجه سانتی‌گراد، نمونه‌هایی که در دمای 1400 درجه سانتی‌گراد زینتر شده بودند ویژگی‌های ساختاری و اپتیکی بهتری را داشتند؛ اما مشکل اساسی حضور ناخالصی کربن در ساختار قطعات نهایی بود که موجب تغییر رنگ و کاهش شفافیت نمونه‌ها می‌شد. جهت خروج کربن از ساختار، نمونه‌ها پس از زینتر شدن در کوره قرارگرفته وآنیل شدند. مقایسه‌ی تصاویر میکروسکوپی و نمودارهای عبور نمونه‌های آنیل شده نشان می‌دادکه شرایط بهینه‌ی آنیل مدت‌زمان 5 ساعت در دمای 1200 درجه‌ی سانتی‌گراد است. با آنیل نمونه‌ها پیش از فرآیند زینترینگ نیز نتایج مطلوبی به دست آمد. با آنیل نمونه‌ها قبل از فرآیند زینترینگ به مدت 2 ساعت در 900 درجه‌ی سانتی‌گراد میزان عبور در ناحیه‌ی مادون‌قرمز تا 15% و در ناحیه‌ی مرئی تا 10 درصد افزایش یافت. استفاده از فویل تانتالم به‌جای فویل گرافیتی در دستگاه پلاسمای جرقه‌ای تأثیرچندانی برکاهش آلودگی کربنی و همچنین بی رنگی نمونه ها نداشت؛ اما حضور مقادیری از لیتیم فلوراید در نمونه های خام باعث خروج کربن و تغییر رنگ نمونه های نهایی شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی