SUPERVISOR
Amir Alhaji,Ali Shafyei
امير الحاجي خوراسگاني (استاد مشاور) علي شفيعي (استاد راهنما)
STUDENT
Aref Basiri
عارف بصيري
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
TITLE
Optimization of Spray freeze drying of spinel(MgAl2o4) powder and its effect on Spark Plasma Sintering
Optimization of Spray freeze drying of spinel(MgAl2o4) powder and its effect on Spark Plasma Sintering The term granules is used continuously in the ceramic industry to identify large agglomerates that are deliberately created by adding granular granules to improve ductility. Granular size distribution is very important in granules, because by changing these two conditions, it is possible to control the conditions of the granules and the components produced. Granulization by spraying drying method involves the use of modern granular methods. Is the creation. The use of spray drying method has many advantages associated with spray drying methods, such as the smoother production of granules, the lack of chemical properties of materials due to lower process temperatures, better flowability and fluidity, uniformity and granularity, porosity reduction It has a granular structure and uses organic solutions. Magnesium aluminate spinel is very high (87%) traarent ceramic with good mechanical properties. One of the important things that affects the amount of light passing through traarent ceramics is the porosity that causes the light to spread. To give an example to traarency, the density must be equal to the density of the theory. The closer the porosity to the near-wavelength is, the greater the drop in traarency; therefore, methods should be used to construct traarent ceramics that have the minimum porosity remaining with the proper porosity distribution. Recently, the use of sintering techniques for the production of traarent ceramics has become commonplace, among them the spark plug method, due to its ease, process speed and porosity proper distribution, is a widely used method for making traarent ceramics. In this research, optimization of the granulation process by free spray drying method and its effect on spark plug plasma spin-drying process have been investigated. Initially, spinel alumina powder was prepared and rheological properties were evaluated in different amounts of PVA binder, solid and disperse load, and it was observed that with increasing the solid and binder rates, the quality of the granules increased to a certain extent, and the rate Specifically, due to the instability of the slurry, the resulting granules are not required. Also, the machine parameters for achieving optimum granules were also examined and the best machine parameters and process conditions were selected; then, the granular powder obtained from the optimal parameters Spectrophotometric Sintering Process They were stacked and compared with cured raw powder. Comparison of the results of the flowability of crude powder and granular powder by freeze spray drying method clearly demonstrated that by performing granulation operations the fluidity of the powder increases significantly, as well as comparing the scanning electron microscopy images The field taken from magnesium aluminate spinel powder before and after the granulation operation clearly showed that by performing the granulation process, the agglomerates in the initial powder were completely eliminated and the powder appeared to be spherical and its surface finishes increased. . Also, by analyzing images of the scanning electron microscope, it was found that the granulation process increased the particle size of the powder from the nanoscale to the micron. Density analysis, microstructural observations and optical properties of the resulting samples clearly demonstrated the suitability of the granulation process by free spray drying method for achieving the desired fine-grained traarency and quality, due to increased fluidity, uniformity , Spheroid powder as well as the disappearance of agglomerates in the initial powder. The sample obtained from the granular powder resulted in a higher density and better homogeneity in the microstructure compared to the raw material, which resulted in an increase of more than 79% of the light passage in the infrared range.
بهينه سازي فرايند اسپري فريز درايينگ پودر اسپينل (MgAl2O4) و بررسي تاثير آن در فرايند تف جوشي اصطلاح گرانول به طور پيوسته در صنعت سراميک براي شناساندن آگلومره هاي بزرگ که عمدا به وسيله افزودن يک کمک گرانول کننده براي بهبود شکل پذيري ايجاد مي شوند، به کار برده ميشود. در گرانول هاي توليدي، توزيع اندازه گرانول و شکل آن از اهميت بالايي برخوردار است چرا که با تغيير اين دو مورد مي توان شرايط گرانول و قطعات توليد شده را تحت کنترل قرار داد.گرانول سازي به روش خشک کردن پاششي انجمادي از روش هاي نوين گرانول سازي است. استفاده از روش خشک کردن پاششي انجمادي مزاياي زيادي نسب به روش خشک کردن پاششي از قبيل نرم تر بودن گرانول هاي توليدي، عدم تغيير خواص شيميايي مواد به علت دماي پايين فرآيند، جريان پذيري و سياليت بهتر، يکنواختي وکروي تر بودن گرانول ها، کاهش تخلخل در ساختار گرانول و استفاده از محلول هاي آلي دارد. اسپينل آلومينات منيزيم از سراميک هاي شفاف با عبور دهي خيلي بالا (?? درصد) مي باشد که خواص مکانيکي مناسبي نيز دارد. از جمله موارد مهمي که روي ميزان عبور نور سراميک هاي شفاف تأثير گذار است، تخلخل ها مي باشند که باعث پراکنش نور مي شوند. براي اينکه نمونه اي به شفافيت برسد بايد چگالي آن برابر چگالي تئوري بشود. هر چه اندازه تخلخل به طول موج عبوري نزديک باشد بيشترين افت شفافيت را منجر مي شود؛ بنابراين بايد از روش هايي براي ساخت سراميک هاي شفاف استفاده کرد که حداقل ميزان تخلخل باقي مانده با توزيع مناسب تخلخل را داشته باشد. اخيرا استفاده از روش هاي تفجوشي براي ساخت سراميک هاي شفاف رايج شده اند که در بين آنها روش پلاسماي جرقه اي به دليل سهولت، سرعت فرآيند و توزيع مناسب تخلخل يک روش پرکاربرد براي ساخت سراميک هاي شفاف مي باشد. در اين پژوهش به بهينه سازي فرآيند گرانول سازي به روش خشک کردن پاششي انجمادي و بررسي اثر آن بر فرآيند تفجوشي به روش پلاسماي جرقه اي پرداخته شده است. در ابتدا پودر اسپينل آلومينات تهيه و خواص رئولوژيکي در مقادير مختلفي از بايندر PVA، بار جامد و پراکنده ساز مورد بررسي قرار گرفت و مشاهده شد که با افزايش ميزان بار جامد و همچنين بايندر تا حد مشخصي کيفيت گرانول هاي توليدي افزايش پيدا ميکند و از ميزان مشخصي به بعد به دليل ناپايداري دوغاب گرانول هاي حاصل داراي کيفيت لازم نمي باشند؛ همچنين پارامترهاي دستگاهي براي رسيدن به گرانول بهينه نيز مورد بررسي و آزمون قرار گرفت و بهترين پارامترهاي دستگاهي و شرايط فرآيندي انتخاب شد؛ سپس پودر گرانول شده حاصل از پارامترهاي بهينه تحت فرآيند تفجوشي به روش پلاسماي جرقه اي قرار گرفت و با پودر خام تفجوشي شده مقايسه شد. مقايسه ي نتايج حاصل از جريان پذيري پودر خام و پودر گرانول شده به روش خشک کردن پاششي انجمادي اين مطلب را به وضوح نشان داد که با انجام عمليات گرانول سازي سياليت پودر به شکل قابل توجهي افزايش مي يابد، همچنين مقايسه ي تصاوير ميکروسکوپ الکتروني روبشي گسيل ميداني گرفته شده از پودر اسپينل آلومينات منيزيم قبل و بعد از عمليات گرانول سازي به روشني نشان داد که با انجام فرآيند گرانول سازي آگلومره هاي موجود در پودر اوليه به صورت کامل از بين رفته و پودر ظاهر کروي پيدا کرده و صافي سطح آن افزايش يافته است. همچنين با آناليز تصاوير ميکروسکوپ الکتروني روبشي مشخص شد که انجام فرآيند گرانول سازي باعث افزايش اندازه ذرات پودر از نانو به ميکرون مي گردد. بررسي هاي چگالي سنجي، مشاهدات ريز ساختاري و بررسي خصوصيات نوري نمونه هاي حاصل، به وضوح مناسب بودن فرآيند گرانول سازي به روش خشک کردن پاششي انجمادي را براي حصول شفافيت و کيفيت ريز ساختاري مطلوب نشان داد، که اين موضوع به خاطر افزايش سياليت، يکنواختي، کرويت پودر و همچنين از بين رفتن آگلومره ها ي موجود در پودر اوليه مي باشد. نمونه ي حاصل شده از پودر گرانول شده در مقايسه با نمونه ي خام چگالي بالاتر و همگني بهتري در ريز ساختار را نتيجه داد که اين خصوصيات منجر به افزايش بيش از 79 درصدي ميزان عبور نور در محدوده ي مادون قرمز شد.